EP3083955A1 - Pilzliche proteasen und deren verwendung in wasch- und reinigungsmitteln - Google Patents
Pilzliche proteasen und deren verwendung in wasch- und reinigungsmittelnInfo
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- EP3083955A1 EP3083955A1 EP14827182.8A EP14827182A EP3083955A1 EP 3083955 A1 EP3083955 A1 EP 3083955A1 EP 14827182 A EP14827182 A EP 14827182A EP 3083955 A1 EP3083955 A1 EP 3083955A1
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- EP
- European Patent Office
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- protease
- amino acid
- acid sequence
- proteases
- agent
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
- C11D3/16—Organic compounds
- C11D3/38—Products with no well-defined composition, e.g. natural products
- C11D3/386—Preparations containing enzymes, e.g. protease or amylase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/48—Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
- C12N9/50—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25)
- C12N9/58—Proteinases, e.g. Endopeptidases (3.4.21-3.4.25) derived from fungi
Definitions
- the invention is in the field of enzyme technology.
- the invention relates to fungal proteases which are suitable for use in detergents and cleaners, all sufficiently similar proteases and nucleic acids coding for them and their preparation.
- the invention further relates to methods and uses of these proteases and agents containing them, in particular washing and cleaning agents.
- proteases are among the most technically important enzymes of all. For detergents and cleaners, they are the longest established and contained in virtually all modern, powerful detergents and cleaners enzymes. They cause the degradation of protein-containing stains on the items to be cleaned. Of these, in turn, proteases of the subtilisin type (subtilases, subtilopeptidases, EC 3.4.21 .62) are particularly important, which are serine proteases due to the catalytically active amino acids. They act as nonspecific endopeptidases and hydrolyze any acid amide linkages that are internal to peptides or proteins. Their pH optimum is usually in the clearly alkaline range.
- Subtilases Subtilisin-like Proteases
- R. Siezen pages 75-95 in "Subtilisin enzymes", edited by R. Bott and C. Betzel, New York, 1996.
- Subtilases are naturally occurring formed by microorganisms. Of these, in particular, the subtilisins formed and secreted by Bacillus species are to be mentioned as the most important group within the subtilases.
- proteases preferably used in detergents and cleaners from
- Subtilisin type are the subtilisins BPN 'and Carlsberg, the protease PB92, the subtilisins 147 and 309, the protease from Bacillus lentus, in particular from Bacillus lentus DSM 5483,
- proteases mentioned above are all of bacterial origin and belong to protein families which have a high degree of homology with each other. Despite the widespread use of proteases as constituents of detergents and cleaners, there is still a need for alternative proteases, especially with improved performance in certain applications. In particular, there is a need for alternative proteases that do not fall within the narrow sequence space of known bacterial proteases, but provide new sequence spaces that can then be subsequently optimized for particular applications.
- a protease comprising an amino acid sequence corresponding to the in SEQ ID NO. 1 amino acid sequence over its entire length has a sequence identity of at least 95.4% or sequence homology of at least 98%.
- nucleic acids coding for these proteases include the nucleic acids coding for these proteases, the non-human host cells containing proteases or nucleic acids according to the invention.
- the invention relates, in further aspects, to agents, in particular detergents and cleaners, which comprise a protease comprising an amino acid sequence which corresponds to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 1 amino acid sequence throughout its length has a sequence identity or sequence homology of at least 70%, preferably of at least 80%, more preferably at least 90%, or contains functional fragments thereof.
- agents in particular detergents and cleaners, which comprise a protease comprising an amino acid sequence which corresponds to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 1 amino acid sequence throughout its length has a sequence identity or sequence homology of at least 70%, preferably of at least 80%, more preferably at least 90%, or contains functional fragments thereof.
- Other aspects also concern processes using these agents and the uses as such.
- the present invention is based on the surprising finding of the inventors that a protease of the invention in detergents and cleaners causes a good cleaning performance, which is even better than the established reference enzymes in certain areas.
- a protease according to the invention has a proteolytic activity, that is, it is capable of hydrolysing peptide bonds of a polypeptide or protein, in particular in a washing or cleaning agent.
- a protease according to the invention is therefore an enzyme which catalyzes the hydrolysis of peptide bonds and thereby is able to cleave peptides or proteins.
- a protease according to the invention is preferably a mature protease, ie the catalytically active molecule without signal and / or propeptide (s). Unless otherwise stated, the sequences given refer to each mature enzyme.
- the protease comprises an amino acid sequence which corresponds to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO.
- the protease comprises a
- Amino acid sequence corresponding to that shown in SEQ ID NO. 1 at least 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, of their total length.
- sequence comparison is based on the BLAST algorithm established and commonly used in the prior art (see, for example, Altschul, SF, Gish, W., Miller, W., Myers, EW & Lipman, DJ. (1990) "Basic local alignment search Biol. 215: 403-410; and Altschul, Stephan F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Hheng Zhang, Webb Miller, and David J.
- Lipman (1997): "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs"; Nucleic Acids Res., 25, pp.3389-3402) and is in principle accomplished by similar sequences of nucleotides or amino acids in the nucleic acid or amino acid sequences of each other be assigned. A tabular assignment of the respective positions is referred to as alignment.
- Another algorithm available in the prior art is the FASTA algorithm. Sequence comparisons (alignments), in particular multiple sequence comparisons, are created with computer programs.
- Identity and / or homology information can be made about whole polypeptides or genes or only over individual regions. Homologous or identical regions of different nucleic acid or amino acid sequences are therefore defined by matches in the sequences. Such areas often have identical functions. They can be small and comprise only a few nucleotides or amino acids. Often, such small regions exert essential functions for the overall activity of the protein. It may therefore be useful to relate sequence matches only to individual, possibly small areas. Unless otherwise indicated, identity or homology information in the present application, however, refers to the total length of the particular nucleic acid or amino acid sequence indicated.
- Amino acid position of a numerically designated position in SEQ ID NO. 1 therefore corresponds to the corresponding position being assigned to the numerically designated position in SEQ ID NO. 1 in an alignment as defined above.
- the protease is characterized in that its purification performance is not significantly reduced compared to that of a protease comprising an amino acid sequence corresponding to the amino acid sequence given in SEQ ID NO: 1, i. has at least 80% of the reference washing performance.
- the cleaning performance can be determined in a washing system containing a detergent in a dosage between 4.5 and 7.0 grams per liter of wash liquor and the protease, wherein the proteases to be compared in concentration (based on active protein) are used and the cleaning performance against A cotton soiling is determined by measuring the whiteness of the washed fabrics, washing for 70 minutes at one
- the concentration of the protease in the detergent intended for this washing system is from 0.001-0, 1 wt .-%, preferably from 0.01 to 0.06 wt .-%, based on active protein.
- a preferred liquid detergent for such a washing system is composed as follows (all figures in weight percent): 0.3-0.5% xanthan gum, 0.2-0.4% anti-foaming agent, 6-7%
- the dosage of the liquid detergent is between 4.5 and 6.0 grams per liter of wash liquor, for example, 4.7, 4.9 or 5.9 grams per liter of wash liquor.
- a preferred powdered detergent for such a washing system is composed as follows (all figures in weight percent): 10% linear alkylbenzenesulfonate (sodium salt), 1.5% C12-C18 fatty alcohol sulfate (sodium salt), 2.0% C12-C18 fatty alcohol with 7 EO, 20%
- the dosage of the powdered detergent is between 4.5 and 7.0 grams per liter of wash liquor, for example, and more preferably 4.7 grams per liter of wash liquor, or 5.5, 5.9 or 6.7 grams per liter of wash liquor. Preference is given to washing in a pH range between pH 9 and pH 11.
- the degree of whiteness i. the brightening of the stains, as a measure of the cleaning performance is preferably determined by optical measurement methods, preferably photometrically.
- a suitable device for this purpose is for example the spectrometer Minolta CM508d.
- the devices used for the measurement are previously calibrated with a white standard, preferably a supplied white standard.
- the protease activity can be determined via the release of the chromophore para-nitroaniline (pNA) from the substrate suc-L-Ala-L-Ala-L-Pro-L-Phe-p-Nitroanilide (AAPF).
- pNA chromophore para-nitroaniline
- AAPF suc-L-Ala-L-Ala-L-Pro-L-Phe-p-Nitroanilide
- the protease cleaves the substrate and releases pNA.
- the release of pNA causes an increase in absorbance at 410 nm, the time course of which is a measure of enzymatic activity (see Del Mar et al., 1979).
- the Measurement takes place at a temperature of 25 ° C, at pH 8.6, and a wavelength of 410 nm.
- the measuring time is 5 min and the measuring interval 20s to 60s.
- the protease activity is usually indicated in protease units (PE). Suitable protease activities are, for example, 2.25, 5 or 10 PE per ml wash liquor. However, the protease activity is not equal to zero.
- the protein concentration can be determined by known methods, for example, the BCA method (bicinchoninic acid, 2,2'-biquinolyl-4,4'-dicarboxylic acid) or the biuret method (AG Gornall, CS Bardawill and MM David, J. Biol. Chem., 177 (1948), pp. 751-766).
- the determination of the active protein concentration in this regard can be carried out by titration of the active sites using a suitable irreversible inhibitor (for proteases, for example phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF)) and determination of the residual activity (see M. Bender et al., J. Am. Chem. Soc 24 (1966), pp. 5890-5913).
- a suitable irreversible inhibitor for proteases, for example phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF)
- Proteins can be grouped into groups of immunologically related proteins by reaction with an antiserum or antibody.
- the members of such a group are characterized by having the same antigenic determinant recognized by an antibody. They are therefore structurally so similar to each other that they are recognized by an antiserum or specific antibodies.
- a further subject of the invention therefore proteases, which are characterized in that they have at least one and increasingly preferably two, three or four matching antigenic determinants with a protease according to the invention. Due to their immunological similarities, such proteases are structurally so structurally similar to the proteases according to the invention that a similar function can also be assumed.
- proteases of the invention may have one or more amino acid changes, in particular amino acid substitutions, insertions or deletions.
- Such proteases are, for example, by targeted genetic modification, i. by mutagenesis, further developed and optimized for specific applications or specific properties (for example, in terms of catalytic activity, stability, etc.).
- nucleic acids according to the invention can be introduced into recombination mixtures and thus used for
- the goal is to introduce into the known molecules targeted mutations such as substitutions, insertions or deletions, for example, to improve the cleaning performance of enzymes of the invention.
- targeted mutations such as substitutions, insertions or deletions, for example, to improve the cleaning performance of enzymes of the invention.
- the surface charges and / or the isoelectric point of the molecules and thereby their interactions with the substrate can be changed.
- the net charge of the enzymes can be changed in order to influence the substrate binding, in particular for use in detergents and cleaners.
- the stability of the protease can be further increased by one or more corresponding mutations, thereby improving its purification performance.
- amino acid exchanges the following convention is used: first, the naturally occurring amino acid in the form of the international one-letter code is called, then follows the associated sequence position and finally the inserted amino acid. Several exchanges within the same polypeptide chain are separated by slashes. For insertions, additional amino acids are named after the sequence position. In the case of deletions, the missing amino acid is replaced by a symbol, for example a star or a dash, or a ⁇ is specified in front of the corresponding position. For example, A95G describes the substitution of alanine at position 95 by glycine, A95AG the insertion of glycine after the amino acid alanine at position 95 and A95 * or ⁇ 95 the deletion of alanine at position 95. This nomenclature is known to those skilled in the art of enzyme technology.
- Another object of the invention is therefore a protease which is characterized in that it is obtainable from a protease as described above as the starting molecule by one or more conservative amino acid substitution.
- conservative amino acid substitution The term "conservative
- amino acid substitution means the replacement of one amino acid residue with another amino acid residue, which substitution does not result in a change in polarity or charge at the position of the exchanged amino acid, e.g., the replacement of a nonpolar amino acid residue with another nonpolar amino acid residue
- the protease is characterized in that it is obtainable from a protease according to the invention as starting molecule by fragmentation, deletion,
- Insertion or substitution mutagenesis and an amino acid sequence over a length of at least 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282, 284, 285, 287, 289, 291, 292, 293, 294, 295, or 296 are consistent with the parent molecule.
- their proteolytic activity i. their proteolytic activity is at least equal to that of the parent enzyme, i. In a preferred embodiment, the proteolytic activity is at least 80, preferably at least 90% of the activity of the
- Another object of the invention is a protease described above, which is additionally stabilized, in particular by one or more mutations, for example substitutions, or by coupling to a polymer.
- a protease described above which is additionally stabilized, in particular by one or more mutations, for example substitutions, or by coupling to a polymer.
- all stabilization options described in the prior art and / or appropriate considerations come into consideration. Preference is given to those stabilizations which are achieved via mutations of the enzyme itself, since such stabilizations do not require any further working steps following the recovery of the enzyme. Examples of sequence changes suitable for this purpose are mentioned above. Other suitable sequence changes are known from the prior art.
- proteases can also be stabilized by replacing one or more tyrosine residues with other amino acids.
- amino acid (s) involved in the calcium binding with one or more negatively charged amino acids and / or by introducing sequence changes in at least one of the sequences of the two amino acids arginine / glycine;
- Preferred embodiments are those in which the enzyme is stabilized in several ways, as several stabilizing mutations act additive or synergistic.
- Another object of the invention is a protease as described above, which is characterized in that it has at least one chemical modification.
- a protease with such a change is called a derivative, ie the protease is derivatized.
- derivatives are understood as meaning those proteins whose pure amino acid chain has been chemically modified.
- Derivatizations can be made, for example, in vivo by the host cell expressing the protein. In this regard, couplings of low molecular weight compounds such as lipids or oligosaccharides are particularly noteworthy. However, derivatizations can also be carried out in vitro, for example by the chemical transformation of a side chain of an amino acid or by covalent binding of another compound to the protein. For example, the coupling of amines to carboxyl groups of an enzyme to alter the isoelectric point is possible. Such another compound may also be another protein that is bound to a protein of the invention via bifunctional chemical compounds, for example. Similarly, derivatization is the covalent bond to a
- Derivatizations may, for example, affect the substrate specificity or binding strength to the substrate or cause a temporary blockage of the enzymatic activity when the coupled substance is an inhibitor. This can be useful, for example, for the period of storage. Such modifications may further affect stability or enzymatic activity. They can also serve to reduce the allergenicity and / or immunogenicity of the protein and thus, for example, increase its skin compatibility. For example, couplings with macromolecular compounds, for example, polyethylene glycol, can improve the protein in terms of stability and / or skin tolerance.
- a protein may be associated with various other substances, for example from the culture of the producing microorganisms.
- a protein may also have been deliberately added to other substances, for example to increase its storage stability.
- proteases with protease inhibitors
- Another object of the invention is a nucleic acid encoding a protease of the invention, and a vector containing such a nucleic acid, in particular a
- the nucleic acid can comprise or consist of the nucleotide sequence according to SEQ ID NO: 4 or the parts of the sequence according to SEQ ID NO: 4 coding for the protease according to SEQ ID NO.1 or their precursors according to SEQ ID NO: 5 or 6.
- DNA or RNA molecules may be DNA or RNA molecules. They can be present as a single strand, as a single strand that is complementary to this single strand, or as a double strand. Especially in the case of DNA molecules, the sequences of both complementary strands must be taken into account in all three possible reading frames. Furthermore, it should be noted that different codons, so base triplets, can code for the same amino acids, so that a particular amino acid sequence can be encoded by several different nucleic acids. Due to this degeneracy of the genetic code, all nucleic acid sequences are included in this subject of the invention which can encode any of the proteases described above.
- nucleic acid sequences unequivocally since, despite the degeneracy of the genetic code, individual codons are assigned defined amino acids. Therefore, the person skilled in the art can easily determine nucleic acids coding for this amino acid sequence on the basis of an amino acid sequence.
- one or more codons may be replaced by synonymous codons.
- This aspect relates in particular to the heterologous expression of the enzymes according to the invention.
- each organism for example a host cell of a production strain, has a particular codon usage. Codon usage is understood to mean the translation of the genetic code into amino acids by the particular organism.
- Bottlenecks in protein biosynthesis can occur if the codons lying on the nucleic acid in the organism face a comparatively small number of loaded tRNA molecules. Although coding for the same amino acid, this results in a codon being translated less efficiently in the organism than a synonymous codon encoding the same amino acid. Due to the presence of a higher number of tRNA molecules for the synonymous codon, it can be more efficiently translated in the organism.
- a person skilled in the art can use well-known methods such as chemical synthesis or the polymerase chain reaction (PCR) in combination with molecular biological and / or proteinchemical standard methods, using known DNA and / or amino acid sequences, the corresponding nucleic acids to complete genes manufacture. Such methods are known, for example, from Sambrook, J., Fritsch, EF and Maniatis, T. 2001. Molecular cloning: a laboratory manual, 3rd Edition Cold Spring Laboratory Press.
- vectors are understood as consisting of nucleic acids which contain a nucleic acid according to the invention as a characteristic nucleic acid region. They can establish these in a species or cell line over several generations or cell divisions as a stable genetic element.
- Vectors especially when used in bacteria, are special plasmids, ie circular genetic elements.
- a nucleic acid according to the invention is cloned into a vector.
- the vectors include, for example, those whose origin are bacterial plasmids, viruses or bacteriophages, or predominantly synthetic vectors or plasmids with elements of various origins. With the other genetic elements present in each case, vectors are able to establish themselves as stable units in the relevant host cells over several generations. They may be extra chromosomally present as separate units or integrated into a chromosome or chromosomal DNA.
- Expression vectors comprise nucleic acid sequences which enable them to replicate in the host cells containing them, preferably microorganisms, particularly preferably bacteria, and to express a contained nucleic acid there.
- expression is influenced by the promoter (s) that regulate transcription.
- the expression may be effected by the natural promoter originally located in front of the nucleic acid to be expressed, but also by a promoter of the host cell provided on the expression vector or also by a modified or completely different promoter of another organism or another host cell.
- at least one promoter for the expression of a nucleic acid according to the invention is made available and used for its expression.
- expression vectors can be regulatable, for example by changing the culturing conditions or when a specific cell density of the host cells contained therein is reached or by addition of specific substances, in particular activators of gene expression.
- An example of such a substance is the galactose derivative isopropyl- ⁇ -D-thiogalactopyranoside (IPTG), which is used as an activator of the bacterial lactose operon (lac operon).
- IPTG galactose derivative isopropyl- ⁇ -D-thiogalactopyranoside
- lac operon lac operon
- a further subject of the invention is a non-human host cell which contains a nucleic acid according to the invention or a vector according to the invention or which contains a protease according to the invention, in particular one which secretes the protease into the medium surrounding the host cell.
- a nucleic acid according to the invention or a vector according to the invention is transformed into a microorganism, which then represents a host cell according to the invention.
- individual components, ie nucleic acid parts or fragments of a nucleic acid according to the invention can be introduced into a host cell such that the resulting host cell contains a nucleic acid according to the invention or a vector according to the invention.
- This procedure is particularly suitable when the host cell already contains one or more constituents of a nucleic acid according to the invention or a vector according to the invention and the further constituents are then supplemented accordingly.
- Methods of transforming cells are well established in the art and well known to those skilled in the art. In principle, all cells, that is to say prokaryotic or eukaryotic cells, are suitable as host cells. Preference is given to those host cells which can be handled genetically advantageously, for example as regards the transformation with the nucleic acid or the vector and its stable establishment, for example unicellular fungi or bacteria. Furthermore, preferred host cells are characterized by a good microbiological and
- Preferred host cells according to the invention secrete the (transgenially) expressed protein into the medium surrounding the host cells.
- the proteases can be modified by the cells producing them after their production, for example by attachment of sugar molecules, formylations, aminations, etc. Such post-translational modifications can functionally influence the protease.
- inventions are those host cells which are regulatable in their activity due to genetic regulatory elements which are provided, for example, on the vector, but may also be present in these cells from the outset.
- Preferred host cells are prokaryotic or bacterial cells. Bacteria are characterized by short generation times and low demands on cultivation conditions. As a result, inexpensive cultivation methods or production methods can be established. In addition, the expert has a wealth of experience in bacteria in fermentation technology. For a special production can be made of different, in individual cases for reasons to be determined experimentally, such as nutrient sources, product formation rate, time requirement, etc., gram-negative or gram-positive bacteria.
- Gram-negative bacteria such as Escherichia coli
- Gram-negative bacteria can also be designed such that they eject the expressed proteins not only into the periplasmic space but into the medium surrounding the bacterium.
- Gram-positive bacteria such as Bacilli or Actinomycetes or other representatives of Actinomycetales have no outer membrane, so that secreted proteins readily into the medium surrounding the bacteria, usually the
- Nutrient medium can be dispensed, from which the expressed proteins can be purified. They can be isolated directly from the medium or further processed.
- Gram-positive bacteria are related or identical to most of the organisms of origin for technically important enzymes and usually form even comparable enzymes, so they have a similar codon use and their protein synthesizer is naturally aligned accordingly.
- Host cells according to the invention may be altered in their requirements of the culture conditions, have different or additional selection markers or express other or additional proteins. In particular, it may also be those host cells which express several proteins or enzymes transgene.
- the present invention is applicable in principle to all microorganisms, in particular to all fermentable microorganisms, particularly preferably those of the genus Bacillus, and results in the production of proteins according to the invention by the use of such microorganisms. Such microorganisms then represent host cells in the sense of the invention.
- the host cell is characterized in that it is a bacterium, preferably one selected from the genera of Escherichia, Klebsiella, Bacillus, Staphylococcus, Corynebacterium, Arthrobacter, Streptomyces, Stenotrophomonas and Pseudomonas, more preferably one selected from the group consisting of Escherichia coli, Klebsiella planticola, Bacillus licheniformis, Bacillus lentus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus globigii, Bacillus gibsonii, Bacillus clausii, Bacillus halodurans, Bacillus pumilus, Staphylococcus carnosus, Corynebacterium glutamicum , Arthrobacter oxidans, Streptomyces lividans, Streptomyces coelicolor and
- the host cell may also be a eukaryotic cell, which is characterized in that it has a cell nucleus.
- a further subject of the invention therefore represents a host cell, which is characterized in that it has a cell nucleus.
- eukaryotic cells are capable of producing the protein formed
- fungi such as Actinomycetes or yeasts such as Saccharomyces or Kluyveromyces.
- yeasts such as Saccharomyces or Kluyveromyces.
- Modifications that eukaryotic systems perform, especially in connection with protein synthesis include, for example, the binding of low molecular weight compounds such as membrane anchors or oligosaccharides.
- oligosaccharide modifications may be desirable, for example, to lower the allergenicity of an expressed protein.
- coexpression with the enzymes naturally produced by such cells, such as cellulases or lipases may be advantageous.
- thermophilic fungal expression systems may be particularly suitable for the expression of temperature-resistant proteins or variants.
- the host cells according to the invention are conventionally cultivated and fermented, for example in discontinuous or continuous systems.
- a suitable nutrient medium is inoculated with the host cells and the product is harvested from the medium after an experimentally determined period of time.
- Continuous fermentations are characterized by achieving a flow equilibrium, in which over a relatively long period of time cells partly die out but also regrow and at the same time the protein formed can be removed from the medium.
- Host cells according to the invention are preferably used to produce proteases according to the invention.
- Another object of the invention is therefore a method for preparing a protease comprising
- This subject invention preferably comprises fermentation processes. Fermentation processes are known per se from the prior art and represent the actual large-scale production step, usually followed by a suitable purification method of the product produced, for example the protease according to the invention. All fermentation processes which are based on a corresponding process for the preparation of a protease according to the invention represent embodiments of this subject matter of the invention.
- Fermentation processes which are characterized in that the fermentation is carried out via a feed strategy, come in particular into consideration.
- Supplied with media components consumed by ongoing cultivation are the Supplied with media components consumed by ongoing cultivation.
- the fermentation can also be designed so that undesired metabolic products are filtered out or neutralized by the addition of buffer or suitable counterions.
- the protease produced can be harvested from the fermentation medium. Such a fermentation process is resistant to isolation of the protease from the host cell, i. a product preparation from the cell mass (dry matter) preferred, but requires the
- suitable host cells or one or more suitable secretion markers or mechanisms and / or transport systems for the host cells to secrete the protease into the fermentation medium.
- the isolation of the protease from the host cell i. a purification of the same from the cell mass, carried out, for example by precipitation with ammonium sulfate or ethanol, or by chromatographic purification.
- Another object of the invention is an agent which is characterized in that it contains a protease according to the invention as described above.
- the agent is preferably a washing or cleaning agent.
- This subject matter of the invention includes all conceivable types of detergents or cleaners, both concentrates and undiluted agents, for use on a commercial scale, in the washing machine or in hand washing or cleaning. These include detergents for textiles, carpets, or natural fibers for which the
- Label detergent is used. These include, for example, dishwashing detergents for dishwashers or manual dishwashing detergents or cleaners for hard surfaces such as metal, glass, porcelain, ceramics, tiles, stone, painted surfaces, plastics, wood or leather, for which the term detergent is used, ie in addition to manual and machine Dishwashing agents, for example, scouring agents, glass cleaners, toilet scenters, etc.
- the washing and cleaning agents in the invention also include washing aids which are added to the actual detergent in the manual or machine textile laundry to achieve a further effect. Furthermore count to washing and
- Textilvor- and post-treatment agent ie those means with which the garment is brought into contact before the actual laundry, for example, to dissolve stubborn dirt, and also such agents in one the actual textile laundry downstream step give the laundry further desirable properties such as comfortable grip, crease resistance or low static charge.
- the fabric softeners are calculated.
- washing or cleaning agents according to the invention which may be in the form of homogeneous solutions or suspensions in the form of powdered solids, may contain, in addition to a protease according to the invention, all known ingredients customary in such agents, preferably at least one further ingredient being present in the composition ,
- the agents according to the invention may in particular be surfactants, builders,
- Containing peroxygen compounds or bleach activators may contain water-miscible organic solvents, further enzymes, sequestering agents, electrolytes, pH regulators and / or further auxiliaries such as optical brighteners, grayness inhibitors, foam regulators, as well as dyes and fragrances, and combinations thereof.
- a combination of a protease according to the invention with one or more further ingredients of the composition is advantageous, since such an agent is preferred
- Embodiments of the invention has improved cleaning performance by resulting synergisms.
- a protease according to the invention with a surfactant and / or a builder (builder) and / or a peroxygen compound and / or a bleach activator, such a synergism can be achieved.
- Patent Application WO2009 / 121725 beginning on page 5, penultimate paragraph, and ending on page 13 after the second paragraph. This disclosure is incorporated herein by reference and the disclosure is incorporated herein by reference.
- An agent according to the invention advantageously contains the protease in an amount of from 2 ⁇ g to 20 mg, preferably from 5 ⁇ g to 17.5 mg, more preferably from 2 ⁇ g to 15 mg and very particularly preferably from 5 ⁇ g to 10 mg per g of the composition.
- the protease may be advantageously contained in the agent in an amount of 1 x 10 -8 to 5 weight percent based on active protein. More preferably, the protease is in an amount of from 1 x 10 -7 to 3 wt%, from 0.00001 to 1 wt%, from 0.00005 to 0.5 wt%, from 0.0001 to 0, 1 wt .-% and particularly preferably from 0.0001 to 0.05 wt .-% in inventive compositions.
- the protease contained in the agent, and / or other ingredients of the agent may be coated with a substance impermeable to the enzyme at room temperature or in the absence of water, which becomes permeable to the enzyme under conditions of use of the agent.
- a substance impermeable to the enzyme at room temperature or in the absence of water which becomes permeable to the enzyme under conditions of use of the agent.
- the washing or cleaning agent itself in a Container preferably an air-permeable container, be packaged, from which it is released shortly before use or during the washing process.
- the agent is characterized in that it
- (A) is in solid form, in particular as a free-flowing powder having a bulk density of 300 g / l to 1200 g / l, in particular 500 g / l to 900 g / l, or
- (b) is in pasty or liquid form, and / or
- (c) is present as a one-component system, or
- compositions according to the invention include all solid, powdered, liquid, gelatinous or paste-like administration forms of compositions according to the invention, which if appropriate can also consist of several phases and can be present in compressed or uncompressed form.
- the agent can be present as a free-flowing powder, in particular with a bulk density of 300 g / l to 1200 g / l, in particular 500 g / l to 900 g / l or 600 g / l to 850 g / l.
- the solid dosage forms of the composition also include extrudates, granules, tablets or pouches.
- the agent can also be liquid, gelatinous or pasty, for example in the form of a non-aqueous liquid detergent or a non-aqueous paste or in the form of an aqueous liquid detergent or a water-containing paste.
- agent may be present as a one-component system. Such funds consist of one phase. Alternatively, an agent can also consist of several phases. Such an agent is therefore divided into several components.
- Detergents or cleaning agents according to the invention may contain only one protease. Alternatively, they may also contain other hydrolytic enzymes or other enzymes in a concentration effective for the effectiveness of the agent. A further embodiment of the invention thus represents agents which further comprise one or more further enzymes.
- enzymes which can be used as further enzymes are all enzymes which can develop a catalytic activity in the agent according to the invention, in particular a further protease, an amylase, cellulase, hemicellulase, mannanase, tannase, xylanase, xanthanase, xyloglucanase, ⁇ -glucosidase, pectinase, carrageenase, Perhydrolase, oxidase, oxidoreductase or a lipase, and mixtures thereof.
- each additional enzyme is in an amount of 1 x 10 -3 ⁇ 7 wt .-%, of 0.00001-1 wt .-%, of 0.00005 to 0.5 wt .-%, from 0.0001 to 0, 1 wt .-% and particularly preferably from 0.0001 to 0.05 wt .-% in agents according to the invention, based on active protein.
- the enzymes show synergistic cleaning performance against certain stains or stains, ie the enzymes contained in the middle composition mutually support each other in their cleaning performance.
- a further subject of the invention is a process for the purification of textiles or hard surfaces, which is characterized in that an agent according to the invention is used in at least one process step, or in at least one process step, a protease of the invention becomes catalytically active, in particular such that the protease in an amount of 4C ⁇ g to 4g, preferably from 5C ⁇ g to 3g, more preferably from 10C ⁇ g to 2g, and most preferably from 20C ⁇ g to 1g is used.
- Methods for cleaning textiles are generally distinguished by the fact that various cleaning-active substances are applied to the items to be cleaned and washed off after the contact time, or that the items to be cleaned are otherwise treated with a detergent or a solution or dilution of this product.
- All conceivable washing or cleaning processes can be enriched in at least one of the process steps by the use of a washing or cleaning agent or a protease according to the invention and then represent embodiments of the present invention.
- All facts, objects and embodiments, which proteases according to the invention and containing them Means are described are also applicable to this subject invention. Therefore, reference is made at this point expressly to the disclosure in the appropriate place with the statement that this disclosure also applies to the above inventive method.
- proteases according to the invention naturally already have a hydrolytic activity and also unfold them in media which otherwise have no cleaning power, for example in bare buffer, a single and / or the sole step of such a method may be that, if desired, the only cleaning-active component is an inventive Protease is brought into contact with the soiling, preferably in a buffer solution or in water. This represents a further embodiment of this subject of the invention.
- Alternative embodiments of this subject matter of the invention are also processes for the treatment of textile raw materials or for textile care, in which at least one Process step, a protease of the invention is active.
- a protease of the invention is active.
- methods for textile raw materials, fibers or textiles with natural components are preferred, and especially for those with wool or silk.
- Another subject of the invention is the use of an agent according to the invention for cleaning textiles or hard surfaces, or a protease according to the invention for the purification of textiles or hard surfaces, in particular such that the protease in an amount of 4C ⁇ g to 4g, preferably 5C ⁇ g to 3g, more preferably from 10C ⁇ g to 2g, and most preferably from 20C ⁇ g to 1g is used.
- Pleurotus pulmonarius Numerous supernatants from basidiomycete cultures were tested for their proteolytic activity. These samples were tested for their cleaning power on various proteinaceous soils in a small scale rapid test.
- the culture concentrate of Pleurotus pulmonarius showed a measurable washing performance.
- the culture supernatant of Pleurotus pulmonarius was therefore purified by ion exchange chromatography with a HiTrap SP Sepharose XL column (GE Healthcare, 1 ml) and 20 mM sodium acetate buffer pH 6 with 1 M sodium chloride. For this, 5 mL of the supernatant were mixed 1: 1 with the buffer and purified by chromatography at a flow rate of 1 mL / min with a stepwise gradient of increasing ionic strength. Fractionation yielded a 32 kDa proteolytic protein.
- the protein was fractionated by gel electrophoresis, the band excised and analyzed by ESI tandem mass spectrometry. Three peptides were identified which showed homology to serine peptidases. All three peptides showed homology to the peptidase POP1 from Pleurotus ostreatus (ACR25273.1 JGI genome data base, protein ID 1088545).
- Total P. pulmonarius DNA was isolated using the NucleoSpin® RNA Plant Kit (Macherey & Nagel, DE) from approximately 250 mg fresh mycelia taken after four days of culture. ssDNA synthesis was performed with a SMARTScribe reverse
- UTRJw 5'-AGCCTCTAACCAGCCCACTT-3 '(SEQ ID NO: 2)
- UTR_rev 5'-CTATCTAGGCGATGCCGAAG-3 '(SEQ ID NO: 3)
- the gene sequence could be identified and translated into a protein sequence.
- the protein was identified as a protease with homology to the P. ostreatus peptidase POP1.
- SEQ ID NO: 4 indicates the deduced protein sequence including signal and propeptide.
- SEQ ID NO: 6 is the protein sequence including propeptide.
- nucleic acid sequence encoding the protease including the propeptide i. SEQ ID NO: 6 encoded in a Bacillus expression vector for the
- Protease production cloned which includes a Bacillus protease signal sequence.
- Standardized soiled textiles were used for this example. There were the following
- C Blood milk on cotton: CFT C-05 available from CFT (Center For Testmaterials) B.V.
- E egg yolk on cotton: WFK 10EG
- control detergent used was a detergent base formulation of the following composition (all figures in percentages by weight): 0.3-0.5% xanthan gum, 0.2-0.4% anti-foaming agent, 6-7%
- Glycerine 0.3-0.5% ethanol, 4-7% FAEOS (fatty alcohol ether sulfate), 24-28% nonionic surfactants, 1% boric acid, 1 -2% sodium citrate (dihydrate), 2-4% soda, 14-16 % Coconut fatty acids, 0.5% HEDP (1-hydroxyethane- (1, 1-di-phosphonic acid)), 0-0.4% PVP (polyvinylpyrrolidone), 0-0.05% optical brightener, 0-0.001% Dye, remainder demineralized water.
- the detergent base formulation was treated with the proteases for the different series of active protein (0.03% by weight active substance).
- the protease according to the invention used was the protease disclosed in SEQ ID NO.1.
- protease according to the invention shows comparable cleaning performance on the soiled soils tested as the established enzymes ROC and subtilisin Carlsberg.
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Abstract
Die Erfindung betrifft Proteasen umfassend eine Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO. 1 und Varianten davon, sowie deren Herstellung und Verwendung. Derartige Proteasen zeigen eine gute Reinigungsleistung bei der Verwendung in Waschmitteln.
Description
Pilzliche Proteasen und deren Verwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Enzymtechnologie. Die Erfindung betrifft insbesondere pilzliche Proteasen, die für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln geeignet sind, alle hinreichend ähnlichen Proteasen und für sie codierende Nukleinsäuren sowie deren Herstellung. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren und Verwendungen dieser Proteasen sowie sie enthaltende Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel.
Proteasen gehören zu den technisch bedeutendsten Enzymen überhaupt. Für Wasch- und Reinigungsmittel sind sie die am längsten etablierten und in praktisch allen modernen, leistungsfähigen Wasch- und Reinigungsmitteln enthaltenen Enzyme. Sie bewirken den Abbau proteinhaltiger Anschmutzungen auf dem Reinigungsgut. Hierunter sind wiederum Proteasen vom Subtilisin-Typ (Subtilasen, Subtilopeptidasen, EC 3.4.21 .62) besonders wichtig, welche aufgrund der katalytisch wirksamen Aminosäuren Serin-Proteasen sind. Sie wirken als unspezifische Endopeptidasen und hydrolysieren beliebige Säureamidbindungen, die im Inneren von Peptiden oder Proteinen liegen. Ihr pH-Optimum liegt meist im deutlich alkalischen Bereich. Einen Überblick über diese Familie bietet beispielsweise der Artikel„Subtilases: Subtilisin-like Proteases" von R. Siezen, Seite 75-95 in „Subtilisin enzymes", herausgegeben von R. Bott und C. Betzel, New York, 1996. Subtilasen werden natürlicherweise von Mikroorganismen gebildet. Hierunter sind insbesondere die von Bacillus-Spezies gebildeten und sezernierten Subtilisine als bedeutendste Gruppe innerhalb der Subtilasen zu erwähnen.
Beispiele für die in Wasch- und Reinigungsmitteln bevorzugt eingesetzten Proteasen vom
Subtilisin-Typ sind die Subtilisine BPN' und Carlsberg, die Protease PB92, die Subtilisine 147 und 309, die Protease aus Bacillus lentus, insbesondere aus Bacillus lentus DSM 5483,
Subtilisin DY und die den Subtilasen, nicht mehr jedoch den Subtilisinen im engeren Sinne zuzuordnenden Enzyme Thermitase, Proteinase K und die Proteasen TW3 und TW7, sowie Varianten der genannten Proteasen, die eine gegenüber der Ausgangsprotease veränderte Aminosäuresequenz aufweisen.
Die oben genannten Proteasen sind alle bakteriellen Ursprungs und gehören zu Proteinfamilien, die untereinander einen hohen Grad an Homologie aufweisen. Trotz der weiten Verbreitung von Proteasen als Bestandteile von Wasch- und Reinigungsmitteln besteht nach wie vor Bedarf nach
alternativen Proteasen, insbesondere mit verbesserter Leistung in bestimmten Anwendungsbereichen. Dabei besteht insbesondere Bedarf an alternativen Proteasen, die nicht in den eng begrenzten Sequenzraum bekannter bakterieller Proteasen fallen, sondern neue Sequenzräume bereitstellen, die dann anschließend für bestimmte Anwendungen optimiert werden können.
Überraschenderweise wurde jetzt festgestellt, dass eine pilzliche Protease aus Pleurotus pulmonarius beim Einsatz in Wasch- oder Reinigungsmitteln eine gute Reinigungsleistung zeigt, die sogar teilweise besser ist als die der bekannten bakteriellen Referenzenzyme.
Gegenstand der Erfindung ist daher in einem ersten Aspekt eine Protease umfassend eine Aminosäuresequenz, die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge eine Sequenzidentität von mindestens 95,4 % oder Sequenzhomologie von mindestens 98 % aufweist.
Als weitere Erfindungsgegenstände sind die für diese Proteasen codierende Nukleinsäuren, die erfindungsgemäßen Proteasen oder Nukleinsäuren enthaltende nicht menschliche Wirtszellen hierin erfasst.
Die Erfindung betrifft in weiteren Aspekten Mittel, insbesondere Wasch- und Reinigungsmittel, die eine Protease umfassend eine Aminosäuresequenz, die die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge eine Sequenzidentität oder Sequenzhomologie von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 80 %, noch bevorzugter mindestens 90 % aufweist oder funktionelle Fragmente davon enthält. Weitere Aspekte betreffen auch Verfahren unter Verwendung dieser Mittel und die Verwendungen als solche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Erkenntnis der Erfinder, dass eine erfindungsgemäße Protease in Wasch- und Reinigungsmitteln eine gute Reinigungsleistung bewirkt, die in bestimmten Bereichen sogar besser ist als die etablierter Referenzenzyme.
Eine erfindungsgemäße Protease weist eine proteolytische Aktivität auf, das heißt, sie ist zur Hydrolyse von Peptidbindungen eines Polypeptids oder Proteins befähigt, insbesondere in einem Wasch- oder Reinigungsmittel. Eine erfindungsgemäße Protease ist daher ein Enzym, welches die Hydrolyse von Peptidbindungen katalysiert und dadurch in der Lage ist, Peptide oder Proteine zu spalten. Ferner handelt es sich bei einer erfindungsgemäßen Protease vorzugsweise um eine reife (mature) Protease, d.h. um das katalytisch aktive Molekül ohne Signal- und/oder Propeptid(e). Soweit nicht anders angegeben beziehen sich auch die angegebenen Sequenzen auf jeweils reife Enzyme.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Protease eine Aminosäuresequenz, die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge zu mindestens 95,4%, 95,5%, 95,6%, 95,7%, 95,8%, 95,9%, 96,0%, 96, 1 %, 96,2%, 96,3%, 96,4%, 96,5%, 96,6%, 96,7%, 96,8%, 96,9%, 97,0%, 97,1 %, 97,2%, 97,3%, 97,4%, 97,5%, 97,6%, 97,7%, 97,8%, 97,9%, 98,0%, 98,1 %, 98,2%, 98,3%, 98,4%, 98,5%, 98,6%, 98,7%, 98,8%, 98,9%, 99,0%, 99,1 %, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% oder 100,0 % identisch ist oder zu 98, 1 %, 98,2%, 98,3%, 98,4%, 98,5%, 98,6%, 98,7%, 98,8%, 98,9%, 99,0%, 99, 1 %, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% oder 100,0 % homolog ist oder besteht daraus.
In einer weiteren Ausführungsform der Mittel der Erfindung umfasst die Protease eine
Aminosäuresequenz, die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge zu mindestens 71 %, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81 %, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 90,5%, 91 %, 91 ,5%, 92%, 92,5%, 93%, 93,5%, 94%, 94,5%, 95%, 95,3%, 95,5%, 95,6%, 95,7%, 95,8%, 95,9%, 96,0%, 96, 1 %, 96,2%, 96,3%, 96,4%, 96,5%, 96,6%, 96,7%, 96,8%, 96,9%, 97,0%, 97,1 %, 97,2%, 97,3%, 97,4%, 97,5%, 97,6%, 97,7%, 97,8%, 97,9%, 98,0%, 98, 1 %, 98,2%, 98,3%, 98,4%, 98,5%, 98,6%, 98,7%, 98,8%, 98,9%, 99,0%, 99, 1 %, 99,2%, 99,3%, 99,4%, 99,5%, 99,6%, 99,7%, 99,8%, 99,9% oder 100,0 % identisch oder homolog ist oder besteht daraus.
Die Bestimmung der Identität von Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen erfolgt durch einen Sequenzvergleich. Dieser Sequenzvergleich basiert auf dem im Stand der Technik etablierten und üblicherweise genutzten BLAST-Algorithmus (vgl. beispielsweise Altschul, S.F., Gish, W., Miller, W., Myers, E.W. & Lipman, DJ. (1990) "Basic local alignment search tool." J. Mol. Biol. 215:403- 410, und Altschul, Stephan F., Thomas L. Madden, Alejandro A. Schaffer, Jinghui Zhang, Hheng Zhang, Webb Miller, and David J. Lipman (1997): "Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs"; Nucleic Acids Res., 25, S.3389-3402) und geschieht prinzipiell dadurch, dass ähnliche Abfolgen von Nukleotiden oder Aminosäuren in den Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen einander zugeordnet werden. Eine tabellarische Zuordnung der betreffenden Positionen wird als Alignment bezeichnet. Ein weiterer im Stand der Technik verfügbarer Algorithmus ist der FASTA-Algorithmus. Sequenzvergleiche (Alignments), insbesondere multiple Sequenzvergleiche, werden mit Computerprogrammen erstellt. Häufig genutzt werden beispielsweise die Clustal-Serie (vgl. beispielsweise Chenna et al. (2003): Multiple sequence alignment with the Clustal series of programs. Nucleic Acid Research 31 , 3497-3500), T- Coffee (vgl. beispielsweise Notredame et al. (2000): T-Coffee: A novel method for multiple sequence alignments. J. Mol. Biol. 302, 205-217) oder Programme, die auf diesen Programmen beziehungsweise Algorithmen basieren. In der vorliegenden Patentanmeldung wurden alle Sequenzvergleiche (Alignments) mit dem Computer-Programm Vector NTI® Suite 10.3 (Invitrogen
Corporation, 1600 Faraday Avenue, Carlsbad, Kalifornien, USA) mit den vorgegebenen
Standard parametern erstellt, dessen AlignX-Modul für die Sequenzvergleiche auf ClustalW basiert.
Solch ein Vergleich erlaubt auch eine Aussage über die Ähnlichkeit der verglichenen Sequenzen zueinander. Sie wird üblicherweise in Prozent Identität, das heißt dem Anteil der identischen Nukleotide oder Aminosäurereste an denselben oder in einem Alignment einander entsprechenden Positionen angegeben. Der weiter gefasste Begriff der Homologie bezieht bei Aminosäuresequenzen konservierte Aminosäure-Austausche in die Betrachtung mit ein, also Aminosäuren mit ähnlicher chemischer Aktivität, da diese innerhalb des Proteins meist ähnliche chemische
Aktivitäten ausüben. Daher ist die Ähnlichkeit der verglichenen Sequenzen auch in Prozent Homologie angegeben. Identitäts- und/oder Homologieangaben können über ganze Polypeptide oder Gene oder nur über einzelne Bereiche getroffen werden. Homologe oder identische Bereiche von verschiedenen Nukleinsäure- oder Aminosäuresequenzen sind daher durch Übereinstimmungen in den Sequenzen definiert. Solche Bereiche weisen oftmals identische Funktionen auf. Sie können klein sein und nur wenige Nukleotide oder Aminosäuren umfassen. Oftmals üben solche kleinen Bereiche für die Gesamtaktivität des Proteins essentielle Funktionen aus. Es kann daher sinnvoll sein, Sequenzübereinstimmungen nur auf einzelne, gegebenenfalls kleine Bereiche zu beziehen. Soweit nicht anders angegeben beziehen sich Identitäts- oder Homologieangaben in der vorliegenden Anmeldung aber auf die Gesamtlänge der jeweils angegebenen Nukleinsäure- oder Aminosäuresäuresequenz.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet die Angabe, dass eine
Aminosäurepositon einer numerisch bezeichneten Position in SEQ ID NO.1 entspricht daher, dass die entsprechende Position der numerisch bezeichneten Position in SEQ ID NO.1 in einem wie oben definierten Alignment zugeordnet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Protease dadurch gekennzeichnet, dass ihre Reinigungsleistung gegenüber derjenigen einer Protease, die eine Aminosäuresequenz umfasst, die der in SEQ ID NO: 1 angegebenen Aminosäuresequenz entspricht, nicht signifikant verringert ist, d.h. mindestens 80 % der Referenzwaschleistung besitzt. Die Reinigungsleistung kann in einem Waschsystem bestimmt werden, das ein Waschmittel in einer Dosierung zwischen 4,5 und 7,0 Gramm pro Liter Waschflotte sowie die Protease enthält, wobei die zu vergleichenden Proteasen konzentrationsgleich (bezogen auf aktives Protein) eingesetzt sind und die Reinigungsleistung gegenüber einer Anschmutzung auf Baumwolle bestimmt wird durch Messung des Weißheitsgrades der gewaschenen Textilien, der Waschvorgang für 70 Minuten bei einer
Temperatur von 40°C erfolgt und das Wasser eine Wasserhärte zwischen 15,5 und 16,5°
(deutsche Härte) aufweist. Die Konzentration der Protease in dem für dieses Waschsystem bestimmten Waschmittel beträgt von 0,001-0, 1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,01 bis 0,06 Gew.-%, bezogen auf aktives Protein.
Ein bevorzugtes flüssiges Waschmittel für ein solches Waschsystem ist wie folgt zusammengesetzt (alle Angaben in Gewichts-Prozent): 0,3-0,5% Xanthan, 0,2-0,4% Anti-Schaummittel, 6-7%
Glycerin, 0,3-0,5% Ethanol, 4-7% FAEOS (Fettalkoholethersulfat), 24-28% nichtionische Tenside, 1 % Borsäure, 1 -2% Natriumeitrat (Dihydrat), 2-4% Soda, 14-16% Kokosnuss-Fettsäuren, 0,5% HEDP (1-Hydroxyethan-(1 ,1-di-phosphonsäure)), 0-0,4% PVP (Polyvinylpyrrolidon), 0-0,05% optischer Aufheller, 0-0,001 % Farbstoff, Rest demineralisiertes Wasser. Bevorzugt beträgt die Dosierung des flüssigen Waschmittels zwischen 4,5 und 6,0 Gramm pro Liter Waschflotte, beispielsweise 4,7, 4,9 oder 5,9 Gramm pro Liter Waschflotte. Bevorzugt wird gewaschen in einem pH-Wertebereich zwischen pH 8 und pH 10,5, bevorzugt zwischen pH 8 und pH 9.
Ein bevorzugtes pulverförmiges Waschmittel für ein solches Waschsystem ist wie folgt zusammengesetzt (alle Angaben in Gewichts-Prozent): 10% lineares Alkylbenzolsulfonat (Natrium-Salz), 1 ,5% C12-C18-Fettalkoholsulfat (Natrium-Salz), 2,0% C12-C18-Fettalkohol mit 7 EO, 20%
Natriumcarbonat, 6,5% Natriumhydrogencarbonat, 4,0% amorphes Natriumdisilikat, 17% Natrium- carbonat-peroxohydrat, 4,0% TAED, 3,0% Polyacrylat, 1 ,0% Carboxymethylcellulose, 1 ,0% Phosphonat, 27% Natriumsulfat, Rest: Schauminhibitoren, optischer Aufheller, Duftstoffe.
Bevorzugt beträgt die Dosierung des pulverförmigen Waschmittels zwischen 4,5 und 7,0 Gramm pro Liter Waschflotte, beispielsweise und besonders bevorzugt 4,7 Gramm pro Liter Waschflotte, oder 5,5, 5,9 oder 6,7 Gramm pro Liter Waschflotte. Bevorzugt wird gewaschen in einem pH- Wertebereich zwischen pH 9 und pH 1 1.
Im Rahmen der Erfindung erfolgt die Bestimmung die Reinigungsleistung bei 40°C unter
Verwendung eines flüssigen Waschmittels wie vorstehend angegeben, wobei der Waschvorgang vorzugsweise für 70 Minuten erfolgt.
Der Weißheitsgrad, d.h. die Aufhellung der Anschmutzungen, als Maß für die Reinigungsleistung wird bevorzugt mit optischen Messverfahren bestimmt, bevorzugt photometrisch. Ein hierfür geeignetes Gerät ist beispielsweise das Spektrometer Minolta CM508d. Üblicherweise werden die für die Messung eingesetzten Geräte zuvor mit einem Weißstandard, bevorzugt einem mitgelieferten Weißstandard, kalibriert.
Verfahren zur Bestimmung der Proteaseaktivität sind dem Fachmann auf dem Gebiet der
Enzymtechnologie geläufig und werden von ihm routinemäßig angewendet. Beispielsweise sind solche Verfahren offenbart in Tenside, Band 7 (1970), S. 125-132. Alternativ kann die Protease- Aktivität über die Freisetzung des Chromophors para-Nitroanilin (pNA) aus dem Substrat suc-L- Ala-L-Ala-L-Pro-L-Phe-p-Nitroanilid (AAPF) bestimmt werden. Die Protease spaltet das Substrat und setzt pNA frei. Die Freisetzung des pNA verursacht eine Zunahme der Extinktion bei 410 nm, deren zeitlicher Verlauf ein Maß für die enzymatische Aktivität ist (vgl. Del Mar et al., 1979). Die
Messung erfolgt bei einer Temperatur von 25°C, bei pH 8,6, und einer Wellenlänge von 410 nm. Die Messzeit beträgt 5 min und das Messintervall 20s bis 60s. Die Proteaseaktivität wird üblicherweise in Protease-Einheiten (PE) angegeben. Geeignete Proteaseaktivitäten betragen beispielsweise 2,25, 5 oder 10 PE pro ml Waschflotte. Die Proteaseaktivität ist jedoch nicht gleich Null.
Die Proteinkonzentration kann mit Hilfe bekannter Methoden, zum Beispiel dem BCA-Verfahren (Bicinchoninsäure; 2,2'-Bichinolyl-4,4'-dicarbonsäure) oder dem Biuret-Verfahren (A. G. Gornall, C. S. Bardawill und M.M. David, J. Biol. Chem., 177 (1948), S. 751-766) bestimmt werden. Die Bestimmung der Aktivproteinkonzentration kann diesbezüglich über eine Titration der aktiven Zentren unter Verwendung eines geeigneten irreversiblen Inhibitors (für Proteasen beispielsweise Phenylmethylsulfonylfluorid (PMSF)) und Bestimmung der Restaktivität (vgl. M. Bender et al., J. Am. Chem. Soc. 88, 24 (1966), S. 5890-5913) erfolgen.
Proteine können über die Reaktion mit einem Antiserum oder einem bestimmten Antikörper zu Gruppen immunologisch verwandter Proteine zusammengefasst werden. Die Angehörigen einer solchen Gruppe zeichnen sich dadurch aus, dass sie dieselbe, von einem Antikörper erkannte antigene Determinante aufweisen. Sie sind daher einander strukturell so ähnlich, dass sie von einem Antiserum oder bestimmten Antikörpern erkannt werden. Einen weiteren Erfindungsgegenstand bilden daher Proteasen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens eine und zunehmend bevorzugt zwei, drei oder vier übereinstimmende antigene Determinanten mit einer erfindungsgemäßen Protease aufweisen. Solche Proteasen sind auf Grund ihrer immunologischen Übereinstimmungen den erfindungsgemäßen Proteasen strukturell so ähnlich, dass auch von einer gleichartigen Funktion auszugehen ist.
Erfindungsgemäße Proteasen können eine oder mehrere Aminosäureveränderungen aufweisen, insbesondere Aminosäure-Substitutionen, -Insertionen oder -Deletionen. Solche Proteasen sind beispielsweise durch gezielte genetische Veränderung, d.h. durch Mutageneseverfahren, weiterentwickelt und für bestimmte Einsatzzwecke oder hinsichtlich spezieller Eigenschaften (beispielsweise hinsichtlich ihrer katalytischen Aktivität, Stabilität, usw.) optimiert. Ferner können erfindungsgemäße Nukleinsäuren in Rekombinationsansätze eingebracht und damit zur
Erzeugung völlig neuartiger Proteasen oder anderer Polypeptide genutzt werden.
Das Ziel ist es, in die bekannten Moleküle gezielte Mutationen wie Substitutionen, Insertionen oder Deletionen einzuführen, um beispielsweise die Reinigungsleistung von erfindungsgemäßen Enzymen zu verbessern. Hierzu können insbesondere die Oberflächenladungen und/oder der isoelektrische Punkt der Moleküle und dadurch ihre Wechselwirkungen mit dem Substrat verändert werden. So kann beispielsweise die Nettoladung der Enzyme verändert werden, um darüber die Substratbindung insbesondere für den Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln zu beeinflussen.
Alternativ oder ergänzend kann durch eine oder mehrere entsprechende Mutationen die Stabilität der Protease noch weiter erhöht und dadurch ihre Reinigungsleistung verbessert werden.
Vorteilhafte Eigenschaften einzelner Mutationen, z.B. einzelner Substitutionen, können sich ergänzen. Eine hinsichtlich bestimmter Eigenschaften bereits optimierte Protease, zum Beispiel hinsichtlich ihrer Stabilität gegenüber Tensiden und/oder Bleichmitteln und/oder anderen
Komponenten, kann daher im Rahmen der Erfindung zusätzlich weiterentwickelt sein.
Für die Beschreibung von Substitutionen, die genau eine Aminosäureposition betreffen
(Aminosäureaustausche), wird folgende Konvention angewendet: zunächst wird die natürlicherweise vorhandene Aminosäure in Form des international gebräuchlichen Einbuchstaben-Codes bezeichnet, dann folgt die zugehörige Sequenzposition und schließlich die eingefügte Aminosäure. Mehrere Austausche innerhalb derselben Polypeptidkette werden durch Schrägstriche voneinander getrennt. Bei Insertionen sind nach der Sequenzposition zusätzliche Aminosäuren benannt. Bei Deletionen ist die fehlende Aminosäure durch ein Symbol, beispielsweise einen Stern oder einen Strich, ersetzt oder vor der entsprechenden Position ein Δ angegeben. Beispielsweise beschreibt A95G die Substitution von Alanin an Position 95 durch Glycin, A95AG die Insertion von Glycin nach der Aminosäure Alanin an Position 95 und A95* oder ΔΑ95 die Deletion von Alanin an Position 95. Diese Nomenklatur ist dem Fachmann auf dem Gebiet der Enzymtechnologie bekannt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher eine Protease, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Protease wie vorstehend beschrieben als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch ein- oder mehrfache konservative Aminosäuresubstitution. Der Begriff "konservative
Aminosäuresubstitution" bedeutet den Austausch (Substitution) eines Aminosäurerestes gegen einen anderen Aminosäurerest, wobei dieser Austausch nicht zu einer Änderung der Polarität oder Ladung an der Position der ausgetauschten Aminosäure führt, z. B. der Austausch eines unpolaren Aminosäurerestes gegen einen anderen unpolaren Aminosäurerest. Konservative Aminosäuresubstitutionen im Rahmen der Erfindung umfassen beispielsweise: G=A=S, l=V=L=M, D=E, N=Q, K=R, Y=F, S=T, G=A=I=V=L=M=Y=F=W=P=S=T.
Alternativ oder ergänzend ist die Protease dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer erfindungsgemäßen Protease als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch Fragmentierung, Deletions-,
Insertions- oder Substitutionsmutagenese und eine Aminosäuresequenz umfasst, die über eine Länge von mindestens 50, 60, 70, 80, 90, 100, 1 10, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282, 284, 285, 287, 289, 291 , 292, 293, 294, 295 oder 296 zusammenhängenden Aminosäuren mit dem Ausgangsmolekül übereinstimmt.
So ist es beispielsweise möglich, an den Termini oder in den Loops des Enzyms einzelne Aminosäuren zu deletieren, ohne dass dadurch die proteolytische Aktivität verloren oder vermindert wird.
Ferner kann durch derartige Fragmentierung, Deletions-, Insertions- oder Substitutionsmutagenese beispielsweise auch die Allergenizität betreffender Enzyme gesenkt und somit insgesamt ihre Einsetzbarkeit verbessert werden. Vorteilhafterweise behalten die Enzyme auch nach der
Mutagenese ihre proteolytische Aktivität, d.h. ihre proteolytische Aktivität entspricht mindestens derjenigen des Ausgangsenzyms, d.h. in einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die proteolytische Aktivität mindestens 80, vorzugsweise mindestens 90 % der Aktivität des
Ausgangsenzyms. Auch weitere Substitutionen können vorteilhafte Wirkungen zeigen. Sowohl einzelne wie auch mehrere zusammenhängende Aminosäuren können gegen andere Aminosäuren ausgetauscht werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine zuvor beschriebene Protease, die zusätzlich stabilisiert ist, insbesondere durch eine oder mehrere Mutationen, beispielsweise Substitutionen, oder durch Kopplung an ein Polymer. Denn eine Erhöhung der Stabilität bei der Lagerung und/oder während des Einsatzes, beispielsweise beim Waschprozess, führt dazu, dass die enzymatische Aktivität länger anhält und damit die Reinigungsleistung verbessert wird. Grundsätzlich kommen alle im Stand der Technik beschriebenen und/oder zweckmäßigen Stabilisierungsmöglichkeiten in Betracht. Bevorzugt sind solche Stabilisierungen, die über Muationen des Enzyms selbst erreicht werden, da solche Stabilisierungen im Anschluss an die Gewinnung des Enzyms keine weiteren Arbeitsschritte erfordern. Beispiele für hierfür geeignete Sequenzveränderungen sind vorstehend genannt. Weitere geeignete Sequenzveränderungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So können Proteasen beispielsweise auch dadurch stabilisiert werden, dass einer oder mehrere Tyrosin-Reste gegen andere Aminosäuren ausgetauscht werden.
Weitere Möglichkeiten der Stabilisierung sind beispielsweise:
- Veränderung der Bindung von Metallionen, insbesondere der Calcium-Bindungsstellen,
beispielsweise durch Austauschen von einer oder mehreren der an der Calcium-Bindung beteiligten Aminosäure(n) gegen eine oder mehrere negativ geladene Aminosäuren und/oder durch Einführen von Sequenzveränderungen in mindestens einer der Folgen der beiden Aminosäuren Arginin/Glycin;
- Schutz gegen den Einfluss von denaturierenden Agentien wie Tensiden durch Mutationen, die eine Veränderung der Aminosäuresequenz auf oder an der Oberfläche des Proteins bewirken;
- Austausch von Aminosäuren, die nahe dem N-Terminus liegen, gegen solche, die vermutlich über nicht-kovalente Wechselwirkungen mit dem Rest des Moleküls in Kontakt treten und somit einen Beitrag zur Aufrechterhaltung der globulären Struktur leisten.
Bevorzugte Ausführungsformen sind solche, bei denen das Enzym auf mehrere Arten stabilisiert wird, da mehrere stabilisierende Mutationen additiv oder synergistisch wirken.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Protease wie vorstehend beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens eine chemische Modifikation aufweist. Eine Protease mit einer solchen Veränderung wird als Derivat bezeichnet, d.h. die Protease ist derivatisiert.
Unter Derivaten werden im Sinne der vorliegenden Anmeldung demnach solche Proteine verstanden, deren reine Aminosäurekette chemisch modifiziert worden ist. Solche
Derivatisierungen können beispielsweise in vivo durch die Wirtszelle erfolgen, die das Protein exprimiert. Diesbezüglich sind Kopplungen niedrigmolekularer Verbindungen wie von Lipiden oder Oligosacchariden besonders hervorzuheben. Derivatisierungen können aber auch in vitro durchgeführt werden, etwa durch die chemische Umwandlung einer Seitenkette einer Aminosäure oder durch kovalente Bindung einer anderen Verbindung an das Protein. Beispielsweise ist die Kopplung von Aminen an Carboxylgruppen eines Enzyms zur Veränderung des isoelektrischen Punkts möglich. Eine solche andere Verbindung kann auch ein weiteres Protein sein, das beispielsweise über bifunktionelle chemische Verbindungen an ein erfindungsgemäßes Protein gebunden wird. Ebenso ist unter Derivatisierung die kovalente Bindung an einen
makromolekularen Träger zu verstehen, oder auch ein nichtkovalenter Einschluss in geeignete makromolekulare Käfigstrukturen. Derivatisierungen können beispielsweise die Substratspezifität oder die Bindungsstärke an das Substrat beeinflussen oder eine vorübergehende Blockierung der enzymatischen Aktivität herbeiführen, wenn es sich bei der angekoppelten Substanz um einen Inhibitor handelt. Dies kann beispielsweise für den Zeitraum der Lagerung sinnvoll sein. Derartige Modifikationen können ferner die Stabilität oder die enzymatische Aktivität beeinflussen. Sie können ferner auch dazu dienen, die Allergenizität und/oder Immunogenizität des Proteins herabzusetzen und damit beispielsweise dessen Hautverträglichkeit zu erhöhen. Beispielsweise können Kopplungen mit makromolekularen Verbindungen, beispielsweise Polyethylenglykol, das Protein hinsichtlich der Stabilität und/oder Hautverträglichkeit verbessern.
Unter Derivaten eines erfindungsgemäßen Proteins können im weitesten Sinne auch
Präparationen dieser Proteine verstanden werden. Je nach Gewinnung, Aufarbeitung oder Präparation kann ein Protein mit diversen anderen Stoffen vergesellschaftet sein, beispielsweise aus der Kultur der produzierenden Mikroorganismen. Ein Protein kann auch, beispielsweise zur Erhöhung seiner Lagerstabilität, mit anderen Stoffen gezielt versetzt worden sein.
Erfindungsgemäß sind deshalb auch alle Präparationen eines erfindungsgemäßen Proteins. Das ist auch unabhängig davon, ob es in einer bestimmten Präparation tatsächlich diese enzymatische Aktivität entfaltet oder nicht. Denn es kann gewünscht sein, dass es bei der Lagerung keine oder nur geringe Aktivität besitzt, und erst zum Zeitpunkt der Verwendung seine enzymatische Funktion entfaltet. Dies kann beispielsweise über entsprechende Begleitstoffe gesteuert werden.
Insbesondere die gemeinsame Präparation von Proteasen mit Protease-Inhibitoren ist diesbezüglich möglich.
Betreffend alle vorstehend beschriebenen Proteasen beziehungsweise Proteasevarianten und/oder Derivate sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung diejenigen besonders bevorzugt, deren Stabilität und/oder Aktivität mindestens derjenigen der Protease gemäß SEQ ID NO.1 entspricht, und/oder deren Reinigungsleistung mindestens derjenigen der Protease gemäß SEQ ID NO.1 entspricht, wobei die Reinigungsleistung in einem Waschsystem bestimmt wird wie vorstehend beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Nukleinsäure, die für eine erfindungsgemäße Protease codiert, sowie ein Vektor enthaltend eine solche Nukleinsäure, insbesondere ein
Klonierungsvektor oder ein Expressionsvektor. Die Nukleinsäure kann die Nukleotidsequenz gemäß SEQ ID NO:4 oder die für die Protease gemäß SEQ ID NO.1 oder deren Vorstufen gemäß SEQ ID NO:5 oder 6 kodierenden Teile der Sequenz gemäß SEQ ID NO:4 umfassen oder daraus bestehen.
Hierbei kann es sich DNA- oder RNA-Moleküle handeln. Sie können als Einzelstrang, als ein zu diesem Einzelstrang komplementärer Einzelstrang oder als Doppelstrang vorliegen. Insbesondere bei DNA-Molekülen sind die Sequenzen beider komplementärer Stränge in jeweils allen drei möglichen Leserastern zu berücksichtigen. Ferner ist zu berücksichtigen, dass verschiedene Codons, also Basentriplets, für die gleichen Aminosäuren codieren können, so dass eine bestimmte Aminosäuresequenz von mehreren unterschiedlichen Nukleinsäuren codiert werden kann. Auf Grund dieser Degeneriertheit des genetischen Codes sind sämtliche Nukleinsäuresequenzen in diesen Erfindungsgegenstand mit eingeschlossen, die eine der vorstehend beschriebenen Proteasen codieren können. Der Fachmann ist in der Lage, diese Nukleinsäuresequenzen zweifelsfrei zu bestimmen, da trotz der Degeneriertheit des genetischen Codes einzelnen Codons definierte Aminosäuren zuzuordnen sind. Daher kann der Fachmann ausgehend von einer Aminosäuresequenz für diese Aminosäuresequenz codierende Nukleinsäuren problemlos ermitteln. Weiterhin können bei erfindungsgemäßen Nukleinsäuren ein oder mehrere Codons durch synonyme Codons ersetzt sein. Dieser Aspekt bezieht sich insbesondere auf die heterologe Expression der erfindungsgemäßen Enzyme. So besitzt jeder Organismus, beispielsweise eine Wirtszelle eines Produktionsstammes, eine bestimmte Codon-Verwendung. Unter Codon-Verwendung wird die Übersetzung des genetischen Codes in Aminosäuren durch den jeweiligen Organismus verstanden. Es kann zu Engpässen in der Proteinbiosynthese kommen, wenn die auf der Nukleinsäure liegenden Codons in dem Organismus einer vergleichsweise geringen Zahl von beladenen tRNA-Molekülen gegenüberstehen. Obwohl für die gleiche Aminosäure codierend führt das dazu, dass in dem Organismus ein Codon weniger effizient translatiert wird als ein synonymes Codon, das für dieselbe Aminosäure codiert. Auf Grund des Vorliegens einer höheren Anzahl von tRNA-Molekülen für das synonyme Codon kann dieses in dem Organismus effizienter translatiert werden.
Einem Fachmann ist es über heutzutage allgemein bekannte Methoden, wie beispielsweise die chemische Synthese oder die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) in Verbindung mit molekularbiologischen und/oder proteinchemischen Standardmethoden möglich, anhand bekannter DNA- und/oder Aminosäuresequenzen die entsprechenden Nukleinsäuren bis hin zu vollständigen Genen herzustellen. Derartige Methoden sind beispielsweise aus Sambrook, J., Fritsch, E.F. and Maniatis, T. 2001. Molecular cloning: a laboratory manual, 3. Edition Cold Spring Laboratory Press, bekannt.
Unter Vektoren werden im Sinne der vorliegenden Erfindung aus Nukleinsäuren bestehende Elemente verstanden, die als kennzeichnenden Nukleinsäurebereich eine erfindungsgemäße Nukleinsäure enthalten. Sie vermögen diese in einer Spezies oder einer Zellinie über mehrere Generationen oder Zellteilungen hinweg als stabiles genetisches Element zu etablieren. Vektoren sind insbesondere bei der Verwendung in Bakterien spezielle Plasmide, also zirkuläre genetische Elemente. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine erfindungsgemäße Nukleinsäure in einen Vektor kloniert. Zu den Vektoren zählen beispielsweise solche, deren Ursprung bakterielle Plasmide, Viren oder Bacteriophagen sind, oder überwiegend synthetische Vektoren oder Plasmide mit Elementen verschiedenster Herkunft. Mit den weiteren jeweils vorhandenen genetischen Elementen vermögen Vektoren sich in den betreffenden Wirtszellen über mehrere Generationen hinweg als stabile Einheiten zu etablieren. Sie können extra chromosomal als eigene Einheiten vorliegen oder in ein Chromosom oder chromosomale DNA integrieren.
Expressionsvektoren umfassen Nukleinsäuresequenzen, die sie dazu befähigen, in den sie enthaltenden Wirtszellen, vorzugsweise Mikroorganismen, besonders bevorzugt Bakterien, zu replizieren und dort eine enthaltene Nukleinsäure zur Expression zu bringen. Die Expression wird insbesondere von dem oder den Promotoren beeinflusst, welche die Transkription regulieren. Prinzipiell kann die Expression durch den natürlichen, ursprünglich vor der zu exprimierenden Nukleinsäure lokalisierten Promotor erfolgen, aber auch durch einen auf dem Expressionsvektor bereitgestellten Promotor der Wirtszelle oder auch durch einen modifizierten oder einen völlig anderen Promotor eines anderen Organismus oder einer anderen Wirtszelle. Im vorliegenden Fall wird zumindest ein Promotor für die Expression einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure zur Verfügung gestellt und für deren Expression genutzt. Expressionsvektoren können ferner regulierbar sein, beispielsweise durch Änderung der Kultivierungsbedingungen oder bei Erreichen einer bestimmten Zelldichte der sie enthaltenen Wirtszellen oder durch Zugabe von bestimmten Substanzen, insbesondere Aktivatoren der Genexpression. Ein Beispiel für eine solche Substanz ist das Galactose-Derivat Isopropyl-ß-D-thiogalactopyranosid (IPTG), welches als Aktivator des bakteriellen Lactose-Operons (lac-Operons) verwendet wird. Im Gegensatz zu Expressionsvektoren wird die enthaltene Nukleinsäure in Klonierungsvektoren nicht exprimiert.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine nicht menschliche Wirtszelle, die eine erfindungsgemäße Nukleinsäure oder einen erfindungsgemäßen Vektor beinhaltet, oder die eine erfindungsgemäße Protease beinhaltet, insbesondere eine, die die Protease in das die Wirtszelle umgebende Medium sezerniert. Bevorzugt wird eine erfindungsgemäße Nukleinsäure oder ein erfindungsgemäßer Vektor in einen Mikroorganismus transformiert, der dann eine erfindungsgemäße Wirtszelle darstellt. Alternativ können auch einzelne Komponenten, d.h. Nukleinsäure-Teile oder -Fragmente einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure derart in eine Wirtszelle eingebracht werden, dass die dann resultierende Wirtszelle eine erfindungsgemäße Nukleinsäure oder einen erfindungsgemäßen Vektor enthält. Dieses Vorgehen eignet sich besonders dann, wenn die Wirtszelle bereits einen oder mehrere Bestandteile einer erfindungsgemäßen Nukleinsäure oder eines erfindungsgemäßen Vektors enthält und die weiteren Bestandteile dann entsprechend ergänzt werden. Verfahren zur Transformation von Zellen sind im Stand der Technik etabliert und dem Fachmann hinlänglich bekannt. Als Wirtszellen eignen sich prinzipiell alle Zellen, das heißt prokaryotische oder eukaryotische Zellen. Bevorzugt sind solche Wirtszellen, die sich genetisch vorteilhaft handhaben lassen, was beispielsweise die Transformation mit der Nukleinsäure oder dem Vektor und dessen stabile Etablierung angeht, beispielsweise einzellige Pilze oder Bakterien. Ferner zeichnen sich bevorzugte Wirtszellen durch eine gute mikrobiologische und
biotechnologische Handhabbarkeit aus. Das betrifft beispielsweise leichte Kultivierbarkeit, hohe Wachstumsraten, geringe Anforderungen an Fermentationsmedien und gute Produktions- und Sekretionsraten für Fremdproteine. Bevorzugte erfindungsgemäße Wirtszellen sezernieren das (transgen) exprimierte Protein in das die Wirtszellen umgebende Medium. Ferner können die Proteasen von den sie produzierenden Zellen nach deren Herstellung modifiziert werden, beispielsweise durch Anknüpfung von Zuckermolekülen, Formylierungen, Aminierungen, usw. Solche posttranslationale Modifikationen können die Protease funktionell beeinflussen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen stellen solche Wirtszellen dar, die aufgrund genetischer Regulationselemente, die beispielsweise auf dem Vektor zur Verfügung gestellt werden, aber auch von vornherein in diesen Zellen vorhanden sein können, in ihrer Aktivität regulierbar sind.
Beispielsweise durch kontrollierte Zugabe von chemischen Verbindungen, die als Aktivatoren dienen, durch Änderung der Kultivierungsbedingungen oder bei Erreichen einer bestimmten Zelldichte können diese zur Expression angeregt werden. Dies ermöglicht eine wirtschaftliche Produktion der erfindungsgemäßen Proteine. Ein Beispiel für eine solche Verbindung ist IPTG wie vorstehend beschrieben.
Bevorzugte Wirtszellen sind prokaryontische oder bakterielle Zellen. Bakterien zeichnen sich durch kurze Generationszeiten und geringe Ansprüche an die Kultivierungsbedingungen aus. Dadurch können kostengünstige Kultivierungsverfahren oder Herstellungsverfahren etabliert werden. Zudem verfügt der Fachmann bei Bakterien in der Fermentationstechnik über einen reichhaltigen Erfahrungsschatz. Für eine spezielle Produktion können aus verschiedensten, im Einzelfall
experimentell zu ermittelnden Gründen wie Nährstoffquellen, Produktbildungsrate, Zeitbedarf usw., gramnegative oder grampositive Bakterien geeignet sein.
Bei gramnegativen Bakterien wie beispielsweise Escherichia coli wird eine Vielzahl von Proteinen in den periplasmatischen Raum sezerniert, also in das Kompartiment zwischen den beiden die Zellen einschließenden Membranen. Dies kann für spezielle Anwendungen vorteilhaft sein. Ferner können auch gramnegative Bakterien so ausgestaltet werden, dass sie die exprimierten Proteine nicht nur in den periplasmatischen Raum, sondern in das das Bakterium umgebende Medium ausschleusen. Grampositive Bakterien wie beispielsweise Bacilli oder Actinomyceten oder andere Vertreter der Actinomycetales besitzen demgegenüber keine äußere Membran, so dass sezernierte Proteine sogleich in das die Bakterien umgebende Medium, in der Regel das
Nährmedium, abgegeben werden, aus welchem sich die exprimierten Proteine aufreinigen lassen. Sie können aus dem Medium direkt isoliert oder weiter prozessiert werden. Zudem sind grampositive Bakterien mit den meisten Herkunftsorganismen für technisch wichtige Enzyme verwandt oder identisch und bilden meist selbst vergleichbare Enzyme, so dass sie über eine ähnliche Codon-Verwendung verfügen und ihr Protein-Syntheseapparat naturgemäß entsprechend ausgerichtet ist.
Erfindungsgemäße Wirtszellen können hinsichtlich ihrer Anforderungen an die Kulturbedingungen verändert sein, andere oder zusätzliche Selektionsmarker aufweisen oder noch andere oder zusätzliche Proteine exprimieren. Es kann sich insbesondere auch um solche Wirtszellen handeln, die mehrere Proteine oder Enzyme transgen exprimieren.
Die vorliegende Erfindung ist prinzipiell auf alle Mikroorganismen, insbesondere auf alle fermentierbaren Mikroorganismen, besonders bevorzugt auf solche der Gattung Bacillus, anwendbar und führt dazu, dass sich durch den Einsatz solcher Mikroorganismen erfindungsgemäße Proteine herstellen lassen. Solche Mikroorganismen stellen dann Wirtszellen im Sinne der Erfindung dar.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Wirtszelle dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Bakterium ist, bevorzugt eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe der Gattungen von Escherichia, Klebsiella, Bacillus, Staphylococcus, Corynebakterium, Arthrobacter, Streptomyces, Stenotrophomonas und Pseudomonas, weiter bevorzugt eines, das ausgewählt ist aus der Gruppe von Escherichia coli, Klebsiella planticola, Bacillus licheniformis, Bacillus lentus, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus subtilis, Bacillus alcalophilus, Bacillus globigii, Bacillus gibsonii, Bacillus clausii, Bacillus halodurans, Bacillus pumilus, Staphylococcus carnosus, Corynebacterium glutamicum, Arthrobacter oxidans, Streptomyces lividans, Streptomyces coelicolor und
Stenotrophomonas maltophilia.
Die Wirtszelle kann aber auch eine eukaryontische Zelle sein, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Zellkern besitzt. Einen weiteren Gegenstand der Erfindung stellt daher eine Wirtszelle dar, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie einen Zellkern besitzt. Im Gegensatz zu prokaryontischen Zellen sind eukaryontische Zellen in der Lage, das gebildete Protein
posttranslational zu modifizieren. Beispiele dafür sind Pilze wie Actinomyceten oder Hefen wie Saccharomyces oder Kluyveromyces. Dies kann beispielsweise dann besonders vorteilhaft sein, wenn die Proteine im Zusammenhang mit ihrer Synthese spezifische Modifikationen erfahren sollen, die derartige Systeme ermöglichen. Zu den Modifikationen, die eukaryontische Systeme besonders im Zusammenhang mit der Proteinsynthese durchführen, gehören beispielsweise die Bindung niedermolekularer Verbindungen wie Membrananker oder Oligosaccharide. Derartige Oligosaccharid-Modifikationen können beispielsweise zur Senkung der Allergenizität eines exprimierten Proteins wünschenswert sein. Auch eine Coexpression mit den natürlicherweise von derartigen Zellen gebildeten Enzymen, wie beispielsweise Cellulasen oder Lipasen, kann vorteilhaft sein. Ferner können sich beispielsweise thermophile pilzliche Expressionssysteme besonders zur Expression temperaturbeständiger Proteine oder Varianten eignen.
Die erfindungsgemäßen Wirtszellen werden in üblicher weise kultiviert und fermentiert, beispielsweise in diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Systemen. Im ersten Fall wird ein geeignetes Nährmedium mit den Wirtszellen beimpft und das Produkt nach einem experimentell zu ermittelnden Zeitraum aus dem Medium geerntet. Kontinuierliche Fermentationen zeichnen sich durch Erreichen eines Fließgleichgewichts aus, in dem über einen vergleichsweise langen Zeitraum Zellen teilweise absterben aber auch nachwachsen und gleichzeitig aus dem Medium das gebildete Protein entnommen werden kann.
Erfindungsgemäße Wirtszellen werden bevorzugt verwendet, um erfindungsgemäße Proteasen herzustellen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer Protease umfassend
a) Kultivieren einer erfindungsgemäßen Wirtszelle, und
b) Isolieren der Protease aus dem Kulturmedium oder aus der Wirtszelle.
Dieser Erfindungsgegenstand umfasst bevorzugt Fermentationsverfahren. Fermentationsverfahren sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und stellen den eigentlichen großtechnischen Produktionsschritt dar, in der Regel gefolgt von einer geeigneten Aufreinigungsmethode des hergestellten Produktes, beispielsweise der erfindungsgemäßen Protease. Alle Fermentationsverfahren, die auf einem entsprechenden Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Protease beruhen, stellen Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes dar.
Fermentationsverfahren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Fermentation über eine Zulaufstrategie durchgeführt wird, kommen insbesondere in Betracht. Hierbei werden die
Medienbestandteile, die durch die fortlaufende Kultivierung verbraucht werden, zugefüttert.
Hierdurch können beträchtliche Steigerungen sowohl in der Zelldichte als auch in der Zellmasse beziehungsweise Trockenmasse und/oder insbesondere in der Aktivität der interessierenden Protease erreicht werden. Ferner kann die Fermentation auch so gestaltet werden, dass unerwünschte Stoffwechselprodukte herausgefiltert oder durch Zugabe von Puffer oder jeweils passende Gegenionen neutralisiert werden.
Die hergestellte Protease kann aus dem Fermentationsmedium geerntet werden. Ein solches Fermentationsverfahren ist gegenüber einer Isolation der Protease aus der Wirtszelle, d.h. einer Produktaufbereitung aus der Zellmasse (Trockenmasse) bevorzugt, erfordert jedoch die
Zurverfügungstellung von geeigneten Wirtszellen oder von einem oder mehreren geeigneten Sekretionsmarkern oder -mechanismen und/oder Transportsystemen, damit die Wirtszellen die Protease in das Fermentationsmedium sezernieren. Ohne Sekretion kann alternativ die Isolation der Protease aus der Wirtszelle, d.h. eine Aufreinigung derselben aus der Zellmasse, erfolgen, beispielsweise durch Fällung mit Ammoniumsulfat oder Ethanol, oder durch chromatographische Reinigung.
Alle vorstehend ausgeführten Sachverhalte können zu Verfahren kombiniert werden, um erfindungsgemäße Proteasen herzustellen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine erfindungsgemäße Protease wie vorstehend beschrieben enthält. Bevorzugt ist das Mittel ein Wasch- oder Reinigungsmittel.
Zu diesem Erfindungsgegenstand zählen alle denkbaren Wasch- oder Reinigungsmittelarten, sowohl Konzentrate als auch unverdünnt anzuwendende Mittel, zum Einsatz im kommerziellen Maßstab, in der Waschmaschine oder bei der Handwäsche beziehungsweise -reinigung. Dazu gehören beispielsweise Waschmittel für Textilien, Teppiche, oder Naturfasern, für die die
Bezeichnung Waschmittel verwendet wird. Dazu gehören beispielsweise auch Geschirrspülmittel für Geschirrspülmaschinen oder manuelle Geschirrspülmittel oder Reiniger für harte Oberflächen wie Metall, Glas, Porzellan, Keramik, Kacheln, Stein, lackierte Oberflächen, Kunststoffe, Holz oder Leder, für die die Bezeichnung Reinigungsmittel verwendet wird, also neben manuellen und maschinellen Geschirrspülmitteln beispielsweise auch Scheuermittel, Glasreiniger, WC-Duftspüler, usw. Zu den Wasch- und Reinigungsmittel im Rahmen der Erfindung zählen ferner Waschhilfsmittel, die bei der manuellen oder maschinellen Textilwäsche zum eigentlichen Waschmittel hinzudosiert werden, um eine weitere Wirkung zu erzielen. Ferner zählen zu Wasch- und
Reinigungsmittel im Rahmen der Erfindung auch Textilvor- und Nachbehandlungsmittel, also solche Mittel, mit denen das Wäschestück vor der eigentlichen Wäsche in Kontakt gebracht wird, beispielsweise zum Anlösen hartnäckiger Verschmutzungen, und auch solche Mittel, die in einem
der eigentlichen Textilwäsche nachgeschalteten Schritt dem Waschgut weitere wünschenswerte Eigenschaften wie angenehmen Griff, Knitterfreiheit oder geringe statische Aufladung verleihen. Zu letztgenannten Mittel werden u.a. die Weichspüler gerechnet.
Die erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittel, die als pulverförmige Feststoffe, in nachverdichteter Teilchenform, als homogene Lösungen oder Suspensionen vorliegen können, können neben einer erfindungsgemäßen Protease alle bekannten und in derartigen Mitteln üblichen Inhaltsstoffe enthalten, wobei bevorzugt mindestens ein weiterer Inhaltsstoff in dem Mittel vorhanden ist. Die erfindungsgemäßen Mittel können insbesondere Tenside, Builder (Gerüststoffe),
Persauerstoffverbindungen oder Bleichaktivatoren enthalten. Ferner können sie wassermischbare organische Lösungsmittel, weitere Enzyme, Sequestrierungsmittel, Elektrolyte, pH-Regulatoren und/oder weitere Hilfsstoffe wie optische Aufheller, Vergrauungsinhibitoren, Schaumregulatoren sowie Färb- und Duftstoffe sowie Kombinationen hiervon enthalten.
Insbesondere eine Kombination einer erfindungsgemäßen Protease mit einem oder mehreren weiteren lnhaltsstoff(en) des Mittels ist vorteilhaft, da ein solches Mittel in bevorzugten
erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eine verbesserte Reinigungsleistung durch sich ergebende Synergismen aufweist. Insbesondere durch die Kombination einer erfindungsgemäßen Protease mit einem Tensid und/oder einem Builder (Gerüststoff) und/oder einer Persauerstoffverbindung und/oder einem Bleichaktivator kann ein solcher Synergismus erreicht werden.
Vorteilhafte Inhaltsstoffe erfindungsgemäßer Mittel sind offenbart in der internationalen
Patentanmeldung WO2009/121725, dort beginnend auf Seite 5, vorletzter Absatz, und endend auf Seite 13 nach dem zweiten Absatz. Auf diese Offenbarung wird ausdrücklich Bezug genommen und der dortige Offenbarungsgehalt in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen.
Ein erfindungsgemäßes Mittel enthält die Protease vorteilhafterweise in einer Menge von 2μg bis 20mg, vorzugsweise von 5μg bis 17,5mg, besonders bevorzugt von 2C^g bis 15mg und ganz besonders bevorzugt von 5C^g bis 10mg pro g des Mittels. Die Protease kann in dem Mittel vorteilhafterweise in einer Menge von 1 x 10~8 bis 5 Gewichts-Prozent bezogen auf aktives Protein enthalten sein. Zunehmend bevorzugt ist die Protease in einer Menge von 1 x 10~7 bis 3 Gew.-%, von 0,00001 bis 1 Gew.-%, von 0,00005 bis 0,5 Gew.-%, von 0,0001 bis 0, 1 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,0001 bis 0,05 Gew.-% in erfindungsgemäßen Mitteln enthalten. Ferner kann die in dem Mittel enthaltene Protease, und/oder weitere Inhaltsstoffe des Mittels, mit einer bei Raumtemperatur oder bei Abwesenheit von Wasser für das Enzym undurchlässigen Substanz umhüllt sein, welche unter Anwendungsbedingungen des Mittels durchlässig für das Enzym wird. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Protease mit einer bei Raumtemperatur oder bei Abwesenheit von Wasser für die Protease undurchlässigen Substanz umhüllt ist. Weiterhin kann auch das Wasch- oder Reinigungsmittel selbst in einem
Behältnis, vorzugsweise einem luftdurchlässigen Behältnis, verpackt sein, aus dem es kurz vor Gebrauch oder während des Wasch Vorgangs freigesetzt wird.
In weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist das Mittel dadurch gekennzeichnet, dass es
(a) in fester Form vorliegt, insbesondere als rieselfähiges Pulver mit einem Schüttgewicht von 300 g/l bis 1200 g/l, insbesondere 500 g/l bis 900 g/l, oder
(b) in pastöser oder in flüssiger Form vorliegt, und/oder
(c) als Einkomponentensystem vorliegt, oder
(d) in mehrere Komponenten aufgeteilt ist.
Diese Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen alle festen, pulverförmigen, flüssigen, gelförmigen oder pastösen Darreichungsformen erfindungsgemäßer Mittel, die gegebenenfalls auch aus mehreren Phasen bestehen können sowie in komprimierter oder nicht komprimierter Form vorliegen können. Das Mittel kann als rieselfähiges Pulver vorliegen, insbesondere mit einem Schüttgewicht von 300 g/l bis 1200 g/l, insbesondere 500 g/l bis 900 g/l oder 600 g/l bis 850 g/l. Zu den festen Darreichungsformen des Mittels zählen ferner Extrudate, Granulate, Tabletten oder Pouches. Alternativ kann das Mittel auch flüssig, gelförmig oder pastös sein, beispielsweise in Form eines nicht-wässrigen Flüssigwaschmittels oder einer nicht-wässrigen Paste oder in Form eines wässrigen Flüssigwaschmittels oder einer wasserhaltigen Paste.
Weiterhin kann das Mittel als Einkomponentensystem vorliegen. Solche Mittel bestehen aus einer Phase. Alternativ kann ein Mittel auch aus mehreren Phasen bestehen. Ein solches Mittel ist demnach in mehrere Komponenten aufgeteilt.
Erfindungsgemäße Wasch- oder Reinigungsmittel können ausschließlich eine Protease enthalten. Alternativ können sie auch weitere hydrolytische Enzyme oder andere Enzyme in einer für die Wirksamkeit des Mittels zweckmäßigen Konzentration enthalten. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellen somit Mittel dar, die ferner eines oder mehrere weitere Enzyme umfassen. Als weitere Enzyme bevorzugt einsetzbar sind alle Enzyme, die in dem erfindungsgemäßen Mittel eine katalytische Aktivität entfalten können, insbesondere eine weitere Protease, eine Amylase, Cellulase, Hemicellulase, Mannanase, Tannase, Xylanase, Xanthanase, Xyloglucanase, ß- Glucosidase, Pektinase, Carrageenase, Perhydrolase, Oxidase, Oxidoreduktase oder eine Lipase, sowie deren Gemische. Weitere Enzyme sind in dem Mittel vorteilhafterweise jeweils in einer Menge von 1 x 10~8 bis 5 Gewichts-Prozent bezogen auf aktives Protein enthalten. Zunehmend bevorzugt ist jedes weitere Enzym in einer Menge von 1 x 10~7-3 Gew.-%, von 0,00001-1 Gew.-%, von 0,00005-0,5 Gew.-%, von 0,0001 bis 0, 1 Gew.-% und besonders bevorzugt von 0,0001 bis 0,05 Gew.-% in erfindungsgemäßen Mitteln enthalten, bezogen auf aktives Protein. Besonders bevorzugt zeigen die Enzyme synergistische Reinigungsleistungen gegenüber bestimmten Anschmutzungen oder Flecken, d.h. die in der Mittelzusammensetzung enthaltenen Enzyme unterstützen sich in ihrer Reinigungsleistung gegenseitig. Ganz besonders bevorzugt liegt ein
solches Synergismus vor zwischen der erfindungsgemäß enthaltenen Protease und einem weiteren Enzym eines erfindungsgemäßen Mittels, darunter insbesondere zwischen der genannten Protease und der Amylase und/oder einer Lipase und/oder einer Mannanase und/oder einer Cellulase und/oder einer Pektinase. Synergistische Effekte können nicht nur zwischen
verschiedenen Enzymen, sondern auch zwischen einem oder mehreren Enzymen und weiteren Inhaltsstoffen des erfindungsgemäßen Mittels auftreten.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Reinigung von Textilien oder harten Oberflächen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in mindestens einem Verfahrensschritt ein erfindungsgemäßes Mittel angewendet wird, oder dass in mindestens einem Verfahrensschritt eine erfindungsgemäße Protease katalytisch aktiv wird, insbesondere derart, dass die Protease in einer Menge von 4C^g bis 4g, vorzugsweise von 5C^g bis 3g, besonders bevorzugt von 10C^g bis 2g und ganz besonders bevorzugt von 20C^g bis 1g eingesetzt wird.
Hierunter fallen sowohl manuelle als auch maschinelle Verfahren, wobei maschinelle Verfahren bevorzugt sind. Verfahren zur Reinigung von Textilien zeichnen sich im allgemeinen dadurch aus, dass in mehreren Verfahrensschritten verschiedene reinigungsaktive Substanzen auf das Reinigungsgut aufgebracht und nach der Einwirkzeit abgewaschen werden, oder dass das Reinigungsgut in sonstiger Weise mit einem Waschmittel oder einer Lösung oder Verdünnung dieses Mittels behandelt wird. Entsprechendes gilt für Verfahren zur Reinigung von allen anderen Materialien als Textilien, insbesondere von harten Oberflächen. Alle denkbaren Wasch- oder Reinigungsverfahren können in wenigstens einem der Verfahrensschritte um die Anwendung eines erfindungsgemäßen Wasch- oder Reinigungsmittels oder einer erfindungsgemäßen Protease bereichert werden und stellen dann Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Alle Sachverhalte, Gegenstände und Ausführungsformen, die für erfindungsgemäße Proteasen und sie enthaltende Mittel beschrieben sind, sind auch auf diesen Erfindungsgegenstand anwendbar. Daher wird an dieser Stelle ausdrücklich auf die Offenbarung an entsprechender Stelle verwiesen mit dem Hinweis, dass diese Offenbarung auch für die vorstehenden erfindungsgemäßen Verfahren gilt.
Da erfindungsgemäße Proteasen natürlicherweise bereits eine hydrolytische Aktivität besitzen und diese auch in Medien entfalten, die sonst keine Reinigungskraft besitzen wie beispielsweise in bloßem Puffer, kann ein einzelner und/oder der einzige Schritt eines solchen Verfahrens darin bestehen, dass gewünschtenfalls als einzige reinigungsaktive Komponente eine erfindungsgemäße Protease mit der Anschmutzung in Kontakt gebracht wird, bevorzugt in einer Pufferlösung oder in Wasser. Dies stellt eine weitere Ausführungsform dieses Erfindungsgegenstandes dar.
Alternative Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes stellen auch Verfahren zur Behandlung von Textilrohstoffen oder zur Textilpflege dar, bei denen in wenigstens einem
Verfahrensschritt eine erfindungsgemäße Protease aktiv wird. Hierunter sind Verfahren für Textilrohstoffe, Fasern oder Textilien mit natürlichen Bestandteilen bevorzugt, und ganz besonders für solche mit Wolle oder Seide.
Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Mittels zur Reinigung von Textilien oder von harten Oberflächen, oder einer erfindungsgemäßen Protease zur Reinigung von Textilien oder von harten Oberflächen, insbesondere derart, dass die Protease in einer Menge von 4C^g bis 4g, vorzugsweise von 5C^g bis 3g, besonders bevorzugt von 10C^g bis 2g und ganz besonders bevorzugt von 20C^g bis 1g eingesetzt wird.
Alle Sachverhalte, Gegenstände und Ausführungsformen, die für erfindungsgemäße Proteasen und sie enthaltende Mittel beschrieben sind, sind auch auf diesen Erfindungsgegenstand anwendbar. Daher wird an dieser Stelle ausdrücklich auf die Offenbarung an entsprechender Stelle verwiesen mit dem Hinweis, dass diese Offenbarung auch für die vorstehende erfindungsgemäße Verwendung gilt.
Beispiele
Alle molekularbiologischen Arbeitsschritte folgen Standardmethoden, wie sie beispielsweise in dem Handbuch von Fritsch, Sambrook und Maniatis„Molecular cloning: a laboratory manual", Cold Spring Harbour Laboratory Press, New York, 1989, oder vergleichbaren einschlägigen Werken angegeben sind. Enzyme und Baukästen (Kits) wurden nach den Angaben der jeweiligen
Hersteller eingesetzt.
Beispiel 1 : Herstellung der Proteasen
Es wurden zahlreiche Überstände von Basidiomyceten-Kulturen auf ihre proteolytische Aktivität hin getestet. Diese Proben wurden in einem Schnelltest in kleinem Maßstab im Hinblick auf ihre Reinigungskraft auf verschiedene proteinhaltige Anschmutzungen getestet. Das Kulturkonzentrat von Pleurotus pulmonarius zeigte eine meßbare Waschleistung. Der Kulturüberstand von Pleurotus pulmonarius wurde daher mittels lonenaustauschchromatographie mit einer HiTrap SP Sepharose XL Säule (GE Healthcare, 1 ml) und 20mM Natriumacetat-Puffer pH 6 mit 1 M Natriumchlorid gereinigt. Dafür wurden 5 mL des Überstands 1 : 1 mit dem Puffer gemischt und bei einer Flußrate von 1 mL/min mit einem schrittweisen Gradient mit ansteigender lonenstärke chromatographisch aufgereinigt. Die Fraktionierung ergab ein proteolytisches Protein mit einer Größe von 32 kDa.
Das Protein wurde mittels Gelelektrophorese aufgetrennt, die Bande ausgeschnitten und mit ESI Tandem-Massenspektrometrie analysiert. Es wurden drei Peptide identifiziert, die Homologie zu Serinpeptidasen zeigten. Alle drei Peptide zeigten Homologie zu der Peptidase POP1 aus Pleurotus ostreatus (ACR25273.1 JGI Genome data base; Protein ID 1088545).
Die gesamte DNA von P. pulmonarius wurde unter Verwendung des NucleoSpin® RNA Plant Kits (Macherey & Nagel, DE) aus ungefähr 250 mg frischem Mycel, das nach vier Tagen Kultivierung entnommen wurde, isoliert. ssDNA Synthese wurde mit einer SMARTScribe Reversen
Transkriptase (Clontech), gefolgt von der Gegenstrangsynthese mit Phusion DNA Polymerase (Finnzymes) durchgeführt. Es wurden dann Primer auf Basis der P. ostreatus Sequenz generiert, die in der untranslatierten Region des Gens binden:
UTRJw: 5'-AGCCTCTAACCAGCCCACTT-3' (SEQ ID NO:2)
UTR_rev: 5'-CTATCTAGGCGATGCCGAAG-3' (SEQ ID NO:3)
Nach der Amplifikation konnte die Gensequenz identifizert und in eine Proteinsequenz translatiert werden. Das Protein wurde als Protease mit Homologie zu der Peptidase POP1 aus P. ostreatus identifiziert.
Die cDNA des identifizierten Gens ist in SEQ ID NO:4 angegeben.
SEQ ID NO:5 gibt die abgeleitete Proteinsequenz inklusive Signal- und Propeptid an. SEQ ID NO:6 ist die Proteinsequenz inklusive Propeptid.
Für die heterologe Expression wurde die Nukleinsäuresequenz, die für die Protease inklusive des Propeptids, d.h. SEQ ID NO:6, kodiert in einen Bacillus Expressionsvektor für die
Proteaseproduktion kloniert, der eine Bacillus Proteasesignalsequenz beinhaltet. Ein
Fermentationsprozess, der ursprünglich für bakterielle Proteasen entwickelt wurde, ergab überraschenderweise ausreichend große Mengen der erfindungsgemäßen Protease.
Beispiel 2: Waschleistung
Die Waschleistung der Protease im Vergleich zu den Referenzenzymen Biotouch® ROC (erhältlich von ABEnzymes), der Protease gemäß SeqlD. No2 aus WO201 1/141358 (im weiteren:
Protease2) , Subtilisin Carlsberg & Liquanase® (erhältlich von Novozymes) in einem Waschtest auf verschiedenen Anschmutzungen getestet.
Für dieses Beispiel wurden standardisiert verschmutzte Textilien eingesetzt. Es wurden folgende
Anschmutzungen verwendet:
A: Blut auf Baumwolle: EMPA Nr. 1 1 1
B: Blut-Milch/Tusche auf Baumwolle/Polyester: EMPA Nr. 1 17
C: Blut-Milch auf Baumwolle: CFT C-05 erhältlich von CFT (Center For Testmaterials) B.V.
Viaardingen, Niederlande.
D: Ei/Ruß auf Baumwolle: WFK 10N
E: Eigelb auf Baumwolle: WFK 10EG
F: Kakao/Kohle auf Baumwolle: CFT C-03 erhältlich von CFT (Center For Testmaterials) B.V.
Viaardingen, Niederlande.
G: Talg/Pigment: WFK 10D
H: Talg/Pigment: WFK 20D
Mit diesem Testmaterial wurden verschiedene Waschmittelrezepturen auf ihre Reinigungsleistung hin untersucht. Dafür wurden die Ansätze für 70 Minuten bei einer Temperatur von 40°C gewaschen. Die Dosierung lag bei 4,7 g des Waschmittels pro Liter Waschflotte. Es wurde mit Stadtwasser mit einer Wasserhärte von 16° deutscher Härte gewaschen.
Als Kontroll-Waschmittel diente eine Waschmittel-Basis-Rezeptur folgender Zusammensetzung (alle Angaben in Gewichts-Prozent): 0,3-0,5% Xanthan, 0,2-0,4% Anti-Schaummittel, 6-7%
Glycerin, 0,3-0,5% Ethanol, 4-7% FAEOS (Fettalkoholethersulfat), 24-28% nichtionische Tenside, 1 % Borsäure, 1 -2% Natriumeitrat (Dihydrat), 2-4% Soda, 14-16% Kokosnuss-Fettsäuren, 0,5% HEDP (1-Hydroxyethan-(1 ,1-di-phosphonsäure)), 0-0,4% PVP (Polyvinylpyrrolidon), 0-0,05% optischer Aufheller, 0-0,001 % Farbstoff, Rest demineralisiertes Wasser.
Die Waschmittel-Basis-Rezeptur wurde für die verschiedenen Versuchsreihen aktivproteingleich (0,03 Gew.-% Aktivsubstanz) mit den Proteasen versetzt. Als erfindungsgemäße Protease wurde die Protease eingesetzt, die in SEQ ID NO.1 offenbart ist.
Nach dem Waschen wurde der Weißheitsgrad der gewaschenen Textilien gemessen. Die Messung erfolgte an einem Spektrometer Minolta CM508d (Lichtart D65, 10°). Das Gerät wurde zuvor mit einem mitgelieferten Weißstandard kalibriert. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1 : Waschergebnisse mit einem flüssigen Waschmittel bei 40°C
Es wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Protease auf den getesteten Anschmutzungen eine vergleichbare Reinigungsleistung zeigt wie die etablierten Enzyme ROC und Subtilisin Carlsberg.
Im Folgenden wurde die Reinigungsleistung des erfindungsgemäßen Enzyms in demselben Waschverfahren noch einmal auf ausgewählten Anschmutzungen mit der von kommerziell erhältlichen Waschmittel-Proteasen verglichen. Die erhaltenen Ergebnisse sind die Differenz der für die erfindungsgemäße Protease erhaltenen Remissionseinheiten und der für die
Referenzproteasen erhaltenen Remissionseinheiten (AREM = Remissionseinheiten
Referenzprotease - Remissionseinheiten erfindungsgemäße Protease). Negative Werte zeigen folglich einen gegenüber der erfindungsgemäßen Protease verringerten Weißheitsgrad an. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2: Waschergebnisse mit einem flüssigen Waschmittel bei 40°C
Die Ergebnisse zeigen die verbesserte Leistung der erfindungsgemäßen Protease auf bestimmten Anschmutzungen.
Claims
1. Protease umfassend eine Aminosäuresequenz, die die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge eine Sequenzidentität von mindestens 95,4 % oder Sequenzhomologie von mindestens 98 % aufweist und funktionelle Fragmente davon.
2. Protease nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
(a) sie die in SEQ ID NO.1 angegebene Aminosäuresequenz umfasst oder daraus besteht; oder
(b) sie aus einer Protease nach (a) als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch
(i) ein- oder mehrfache konservative Aminosäuresubstitution; und/oder
(ii) Fragmentierung, Deletions-, Insertions- oder Substitutionsmutagenese und eine Aminosäuresequenz umfasst, die über eine Länge von mindestens 50, 60, 70, 80, 90, 100, 1 10, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282, 284, 285, 287, 289, 291 , 292, 293, 294, 295 oder 296 zusammenhängenden Aminosäuren mit dem Ausgangsmolekül übereinstimmt.
3. Nukleinsäure codierend für eine Protease nach einem der Ansprüche 1 oder 2.
4. Vektor enthaltend eine Nukleinsäure nach Anspruch 4, insbesondere ein Klonierungsvektor oder ein Expressionsvektor.
5. Nicht menschliche Wirtszelle, die eine Nukleinsäure nach Anspruch 3 oder einen Vektor nach Anspruch 4 beinhaltet, oder die eine Protease nach einem der Ansprüche 1 oder 2 beinhaltet, insbesondere eine, die die Protease in das die Wirtszelle umgebende Medium sezerniert.
6. Verfahren zur Herstellung einer Protease umfassend
a) Kultivieren einer Wirtszelle gemäß Anspruch 5; und
b) Isolieren der Protease aus dem Kulturmedium oder aus der Wirtszelle.
7. Mittel, insbesondere ein Wasch- oder Reinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Protease umfassend eine Aminosäuresequenz, die die zu der in SEQ ID NO. 1 angegebenen Aminosäuresequenz über deren Gesamtlänge eine Sequenzidentität oder Sequenzhomologie von mindestens 70 %, vorzugsweise von mindestens 80 %, noch bevorzugter mindestens 90 % aufweist und funktionelle Fragmente davon.
8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Protease aus einer Protease wie in Anspruch 7 definiert als Ausgangsmolekül erhältlich ist durch
(i) ein- oder mehrfache konservative Aminosäuresubstitution; und/oder
(ii) Fragmentierung, Deletions-, Insertions- oder Substitutionsmutagenese und eine
Aminosäuresequenz umfasst, die über eine Länge von mindestens 50, 60, 70, 80, 90, 100, 1 10, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 272, 274, 276, 278, 280, 282, 284, 285, 287, 289, 291 , 292, 293, 294, 295 oder 296, zusammenhängenden Aminosäuren mit dem Ausgangsmolekül übereinstimmt
9. Mittel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Protease
(i) eine Protease nach Anspruch 1 oder 2 ist; und/oder
(ii) in einer Menge von 2 μg bis 20 mg pro g des Mittels in dem Mittel enthalten ist; und/oder
(iii) in dem Mittel mit einer bei Raumtemperatur oder bei Abwesenheit von Wasser für die Protease undurchlässigen Substanz umhüllt ist.
10. Verfahren zur Reinigung von Textilien oder harten Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Verfahrensschritt ein Mittel nach einem der Ansprüche 7-9 angewendet wird, insbesondere derart, dass die Protease in einer Menge von 40 μg bis 4 g pro Anwendung eingesetzt wird.
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